Entwurf eines auf das Schleppen von Segelflugzeugen optimierten Leichtflugzeugs

Studienarbeit von Florian Schieck

Zusammenfassung:

Am Anfang eines Segelfluges muß das unmotorisierte Segelflugzeug auf eine gewisse Höhe gebracht werden; daran hat sich bis zum heutigen Tage nichts geändert. Allenfalls die Methoden, derer man sich dazu bedient, haben gewechselt: Das Gummiseil wurde durch die Motorwinde abgelöst, für einige Zeit war das Schleppen mit einem Auto modern, und in gewissen Fällen benutzte man sogar Motorboote zum Schleppen.

Die eleganteste und derzeit meistpraktizierte Lösung ist zweifellos die, bei der der Segler an ein startendes Motorflugzeug angehängt und auf diese Weise in die Luft gezogen wird. Zu diesem Zweck sind bei den Flugsportgruppen verschiedenste einmotorige Flugzeuge in Gebrauch, die sich im Schleppeinsatz mehr oder weniger gut bewähren, denn bei näherem Hinsehen zeigen sich durchaus Probleme dieser 'Vernunftehe' im Schleppzug. Zum einen verbraucht das Motorflugzeug den größten Teil seiner Motorleistung für den eigenen Steigflug, zum anderen liegen die erreichten Steiggeschwindigkeiten keinesfalls in einem Bereich, der beiden Flugzeugen gute Steigleistungen ermöglicht. Besonders der Schlepper fliegt oft am Rande des Überziehens, und seine erforderliche Klappenstellung ist für das Steigen sehr ungünstig.

In einer Untersuchung zum Thema 'optimales Schleppflugzeug' näherte sich M. Heinrich [5] dieser Problematik von einer anderen Seite und stellte gleichfalls fest, daß jenes 'optimale Schleppflugzeug' anders als die derzeit zu diesem Zweck eingesetzten Flugzeugtypen aussehen müßte: Die Flügelstreckung, als Verhältnis von quadrierter Spannweite zur Flügelfläche ein dimensionsloses Maß für das geometrische Seitenverhältnis des Flügels, sei dabei der ausschlaggebende Parameter. Zusammen mit einer starken Motorisierung würde der hochgestreckte Tragflügel einem Leichtflugzeug hervorragende Schlepp-Eigenschaften verleihen – der leistungsgesteigerte Motorsegler wäre also der Prototyp des idealen Schleppers.

Nun läßt sich die Streckung des Tragflügels nur in begrenztem Rahmen sinnvoll variieren, außerdem ist in aller Regel die Erhöhung der Streckung mit einer unwillkommenen Masse- und Gewichtszunahme gekoppelt. In der vorliegenden Arbeit werden daher zunächst verschiedene Ansätze zur Abschätzung des Flügelgewichtes – unter besonderer Berücksichtigung der Streckung – untersucht (siehe Kapitel 2 der vorgelegten Semesterarbeit), bevor anschließend die Schleppflugproblematik näher betrachtet wird (Kapitel 3). Als Resultat soll eine Formel zur Steigleistungsabschätzung des Schleppzuges stehen, mit der der Einfluß verschiedener Flügelgeometrien und daraus ableitbarer Flügelgewichte auf die Steiggeschwindigkeit des Schleppzuges beschrieben werden kann.

Die auf diese Weise festgestellte für den Schleppeinsatz optimale Flügelgeometrie gilt es im Anschluß auf einen eigenen Flugzeugentwurf zu übertragen, der auf Grundlage des Motorseglers Scheibe Falke SF 25 C erstellt werden wird (Kapitel 4). Bei diesem Entwurf soll außerdem im Auge behalten werden, daß sich das ideale Schleppflugzeug nicht allein durch gute Flugleistungsdaten definiert; das Prädikat „optimal“ sollte daneben auch bequemes Handling im Fluge und am Boden einschließen, und darüber hinaus für ein finanziell interessantes Flugzeug stehen.

Eine Gegenüberstellung der im Betrieb dieses Flugzeuges anfallenden Kosten und der im Schleppeinsatz einfliegbaren Gewinne wird daher die Arbeit abschließen; dabei ist vor allem zu untersuchen, wie sich das neu entworfene Schleppflugzeug im Vergleich zu bislang gebräuchlichen Schleppern darstellt.

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