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Was wäre ein Flugzeug ohne seine Aerodynamik?! Diese Frage ist nicht schwer zu beantworten, sicher ist es kein Flugzeug mehr!
Im Artikel „Hinter den Kulissen: Aerodynamik“ geben wir Ihnen weitere Einblicke in die Arbeit unseres Aerodynamik-Engineering-Teams. Insbesondere in den folgenden Zeilen erfahren Sie, wie seine Arbeit das Design der UR-1, des ersten vollelektrischen Schweizer Rennflugzeugs, geprägt hat.
Aufeinanderfolgende Schritte
Das Design des UR-1 ist relativ klassisch und bewährte analytische Designregeln konnten für das konzeptionelle Design verwendet werden. Computerwerkzeuge, die auf einer vereinfachten Modellierung der (Fluid-)Strömung basieren, haben eine schnelle Vorhersage der aerodynamischen Kräfte und der Moments, was für die Optimierung des Fahrzeugs in der Vorkonstruktionsphase besonders praktisch war. Ausgefeiltere Simulationen wurden dann verwendet, um die aerodynamische Funktionalität bestimmter Flugzeugmerkmale zu überprüfen. Zum Beispiel die Leistung der Komponenten und die Prognose von Kräfte ziehen.
Das Teilen der Ergebnisse war ein natürlicher Bestandteil des UR-1-Designprojekts. In diesem speziellen Fall wurden dem Statikteam, das für die Dimensionierung der Arbeiten zur Unterstützung der aufgebrachten Lasten verantwortlich war, Daten zur aerodynamischen Belastung sowie Daten zur Optimierung der Außenform des Flugzeugs zur Verfügung gestellt. Nachdem detaillierte CAD-Modelle Gestalt angenommen hatten, wurden größere Simulationen der Luftströmung um das Flugzeug herum durchgeführt, um seine aerodynamische Leistung zu überprüfen.
Prognostizieren Sie das mechanische Verhalten im Flug
Ein entscheidender Schritt in der Arbeit des aerodynamischen Ingenieurteams bestand in der Vorhersage des mechanischen Verhaltens im Flug. Zunächst mussten die Flugbedingungen simuliert werden, um die Stabilität des UR-1 vorhersagen zu können. Damit konnte das Team eine Premiere definieren Flughülle zurückhaltend. Anschließend führten sie Flugtests mit ferngesteuerten maßstabsgetreuen Modellen durch, um die Konstruktionswerkzeuge sowie die Stabilitätsaspekte des Flugzeugs zu validieren. Nach diesem Schritt gibt es Realität. In diesem Sinne erfordert jeder Fortschritt, der in der UR-1-Teilewerkstatt erzielt wird, Qualitätsprüfungen, beispielsweise um die Masse und Balance in Bezug auf die Flugstabilität zu aktualisieren. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Testen von Flugzeugen in Originalgröße es dem Team ermöglichte, die Fertigung zu validieren, die Flugbereichsgrenzen schrittweise zu erweitern und die Flugzeugleistung zu bestätigen.
Unterschiede in der Aerodynamik zwischen einem Elektroflugzeug und einem normalen Flugzeug
Anders als man meinen könnte, gibt es keinen merklichen Unterschied zwischen der Aerodynamik eines Elektroflugzeugs und der eines gewöhnlichen Flugzeugs. Natürlich ist die aerodynamische Effizienz entscheidend für die Ausdauer und Geschwindigkeit eines Rennflugzeugs. Noch mehr für ein batterieelektrisches Flugzeug. Daher haben wir uns für ein V-Tail-Setup entschieden, um einen Teil des vom Heck erzeugten Luftwiderstands zu reduzieren.
Im Vergleich zu Kolbenverbrennungsmotoren passt die Geometrie von Elektromotoren generell besser zu einer einfachen Rumpfform. Ein weiterer bemerkenswerter Unterschied besteht darin, dass ein Elektromotor viel weniger Kühlluft benötigt als ein Verbrennungsmotor. Daher benötigen wir keinen dedizierten Lufteinlass, wodurch der damit verbundene Luftwiderstand entfällt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der elektrische Antrieb stromlinienförmigere Formen ermöglicht, aber die Konstruktionsprinzipien sind die gleichen wie bei jedem anderen Flugzeug.
Wie wir im nächsten Artikel sehen werden, besteht ein weiterer Vorteil gegenüber Verbrennungsmotoren darin, dass ein Elektroflugzeug mehr Flexibilität bietet, um beispielsweise die Antriebsaufgabe auf mehrere Elektromotoren aufzuteilen.