Numerische Analyse der Flugeigenschaften von Lilienthals großem Schlagflügelapparat

Abstract

Otto Lilienthal ist ohne Zweifel einer der größten Pioniere der Luftfahrt. Weltberühmt ist er für seine Flüge mit dem Normalflügel-apparat geworden. Jedoch hat er sich auch intensiv mit dem Flug von Vögeln beschäftigt und auf dieser Grundlage Gleiter mit schlagenden Schwingen entworfen und gebaut. Sein Ziel war es, durch die Schwingen Vortrieb zu generieren und dadurch seine Flüge verlängern zu können. In dieser Arbeit wird der Große Schlagflügelapparat Lilienthals mittels einem instationären Wirbelleiterverfahren untersucht. Besonderes Augenmerk wird auf die Effizienzuntersuchung der Schubgenerierung bei verschiedenem Phasenversatz der einzelnen Schwingen an Lilienthals Gleiter gelegt. In den existierenden Code wird eine Erweiterung implementiert, welche die Simulation von schlagenden und drehenden Flügeln möglich macht. Das implementierte Modell wird mittels einer quasistationären, 2D aerodynamischen Betrachtung des Schlagfluges validiert. Anschließend wird der Große Schlagflügelapparat bei verschiedenen Phasenversätzen zwischen den einzelnen Schwingen simuliert und auf möglichst große Effizienz bei der Schuberzeugung untersucht. Die in dieser Arbeit präsentierten Ergebnisse zeigen, dass der Phasenversatz zwischen den Schwingen erheblichen Einfluss auf die Effizienz der Schuberzeugung hat. Tendenziell lässt sich sagen, dass ein großer Phasenversatz zu größeren Wirkungsgraden führt, da die Schwingen weniger durch die Nachläufe vorausgegangener Schwingen beeinflusst werden.