Experimentelle Untersuchung eines schlagenden Flügels zur Auftriebs- und Schuberzeugung

Abstract

Otto Lilienthal war der Erste, der erfolgreich Gleitflugzeuge baute und mit ihnen flog. Er führte detaillierte Vogelbeobachtungen durch und wollte auf dieser Basis seine Gleitflüge durch Flügelschläge verlängern. Dazu entwarf und baute er Gleiter mit schlagenden Außenflügeln. Diese konnte er vor seinem Tod jedoch nicht mehr erfolgreich testen. Im Vorfeld dieser Arbeit wurde ein Programm für die aerodynamische Simulation schlagender Flügel entwickelt, welches das instationäre Wirbelleiterverfahren verwendet. Die Untersuchung eines generischen Flügels im Windkanal ermöglicht die Validierung und das Aufzeigen der Anwendungsgrenzen des Programms. Insbesondere werden Strömungsablösung und viskose Effekte im Wirbelleiterverfahren nicht berücksichtigt. Ein zweites Flügelmodell nach dem Vorbild des 'Großen Schlagflügelapparates' dient der Messung von Auftrieb, Schub und Wirkungsgrad der von Lilienthal vorgeschlagenen Konstruktion. Mit steigender Schlagfrequenz werden mehr Auftrieb und Schub generiert. Der Wirkungsgrad sinkt durch die Nachlaufdurchkreuzung hintereinander angeodneter Flügel und steigt durch eine größere Reynoldszahl. Das instationäre Wirbelleiterverfahren ist für die Simulation des 'Großen Schlagflügelapparates' nur eingeschränkt geeignet, da die Strömung an den verwendeten Profilen sehr schnell ablöst.