Ein Mehrfach-Traglinienverfahren für Entwurf und Nachrechnung nichtplanarer Flügelanordnungen
LIFTING-LINE
Berechnung eines unter dem Winkel alpha angeströmten Parabelskeletts
Die Umströmung eines unter dem Winkel alpha angeströmten Parabelskeletts kann ersetzt werden durch Überlagerung einer unter alpha angeströmten ebenen Platte mit dem sehnenparallel angeströmten Parabelskelett oder durch Überlagerung einer unter (alpha - alpha_0) angeströmten ebenen Platte mit dem unter alpha_0 angeströmten Parabelskelett.
Das Mehrfach-Traglinienverfahren LIFTING_LINE ist ein potentialtheoretisches Verfahren, das die aerodynamischen Beiwerte einer Konfiguration aus einer oder mehreren nahezu beliebig im Raum angeordneten Tragflächen für den Fall einer reibungslosen, inkompressiblen Strömung berechnet. Dabei wird vorausgesetzt, dass die verwendeten Profile dünn sind und daher – entsprechend der Skelett-Theorie – durch ebene Platten ersetzt werden können. Durch eine eingebaute Kompressibilitätskorrektur nach Göthert ist es außerdem möglich, den Anwendungsbereich auch auf den Fall einer kompressiblen reinen Unterschallströmung zu erweitern.
LIFTING_LINE ist 1987 von Prof. Dr.-Ing. K. H. Horstmann im Rahmen seiner Dissertation (vgl. DFVLR-FB 87-51) entwickelt worden. Zielsetzung war hierbei insbesondere die Bestimmung des induzierten Widerstands nichtplanarer Flügelkonfigurationen mit einer Genauigkeit, die der von Tragflächenverfahren vergleichbar ist. Im Laufe der Jahre wurde LIFTING_LINE beständig verbessert und erweitert und erlaubt heute, aufgrund der gestiegenen Rechenleistung gängiger PCs, die Berechnung selbst umfangreicher Parametervariationen bei sehr geringem Zeitaufwand. Dazu kommt eine große Flexibilität bezüglich der berechenbaren Konfigurationen bei einer verhältnismäßig einfachen Geometrieeingabe.
Wesentliche Merkmale
Beispiel einer mit LIFTING_LINE berechneten Auftriebsverteilung
Veränderung der Auftriebsverteilung durch Ausschlag der rot markierten Klappe um 10° (Hinterkante nach unten).
Simulation von Systemen aus beliebig angeordneten, dünnen Flügeln
Berücksichtigung von Profilwölbung und Klappenausschlägen
Modellierung von Propeller-Strahleffekten
Symmetrische und unsymmetrische Strömungsfälle (Anstellwinkel, Schiebewinkel, Quasistationäre Drehungen)
Kompressibilitätskorrektur nach Göthert
Lokale und globale Kraft- und Momentenbeiwerte
Untersuchung des Strömungsfeldes um das Flugzeug
Anwendungsgebiete
Das LIFTING_LINE Verfahren eignet sich sehr gut zur schnellen Untersuchung vielfältiger Flugzeugkonzepte unter subsonischen Flugbedingungen im Flugzeugentwurfsprozess. Effekte aus Viskosität und Transsonik müssen allerdings separat berechnet und auf die Ergebnisse aufgeschlagen werden – ebenso wie der Einfluss von Rümpfen. Mit LIFTING_LINE können schnell große Aerodynamik-Kennfelder (inklusive Dämpfungsderivativen und Klappenausschlägen) über weite Bereiche der Flugenveloppe bestimmt werden und für Flugeigenschafts- und Flugleistungsrechnungen bereitgestellt werden. Auf der anderen Seite erlaubt die lokale Betrachtung von Beiwerten und Strömungsfeld einzelner Betriebspunkte die Optimierung der Geometrie und die Abschätzung von aerodynamischen Lasten für die Strukturdimensionierung.
Lizenzhinweis
Das Programm LIFTING_LINE wurde als freie Software unter der Version 2 der GNU General Public License veröffentlicht und wird vom Institut mit freundlicher Genehmigung von Herrn Prof. Dr. Horstmann interessierten Personen auf Anfrage zur Verfügung gestellt. Anfragen bitte über den untenstehenden Kontaktbutton.
