Ich habe eine Frage, die nicht umbedingt etwas mit Raketen zu tun hat; vielleicht kann mir ja netterweise trotzdem jemand helfen. Meine Frage:
Kann man bei einem etwas größeren Projekt (Modellflieger/Modellraketen), die Aerodynamik und Flugeigenschaften auch an einem sehr viel kleineren Modell (natürlich mit gleicher Form) testen? Etwas ungenau formuliert , aber hoffentlich verständlich.
Danke im voraus für die Antworten.

Hi,

leider kann man nicht einfach die Aerodynamik im Maßstab umrechnen. Bei zu großen unterschieden in der Größe wird es Probleme geben.
So kann zum Beispiel ein Windkanalmodell eines Airbus nicht in der Form 1:1 für ein Modelflugzeug genommen werden.
Auch stimmen meist die FLuggeschwindigkeiten nicht mit dem Maßstab.

Gruß

Neil

Danke.
Und wie verhält es sich bei Verhältnissen von -sagen wir- 1 zu 4 ?

Hm, wurden die Tests bei der Entwicklung der V2 nicht mit einem kleinen Modell in einem Überschall-Windkanal durchgeführt?

Gruß,
Achim

Hi,

man kann mit kleineren Modellen testen, man muß dann aber mit irgendwelchen Formeln das umrechnen.
Ob bei 1:4 man einfach vergrößern kann weiß ich nicht. Ich habe mal verdoppelt, das hat gut funktioniert.
Soweit ich weiß, war die Form der V2 von einer Gewehrkugel abgeleitet. Das war damals so das einzigste an Objekt, was Überschall erreichen konnte.

Gruß Neil

Hallo zusammen!

Man kann, wenn man realitätsnah testen will, nicht einfach ein verkleinertes Modell nehmen und z.B. in einem Windkanal mit gleichen Windgeschwindigkeiten beaufschlagen..

Stichwort: Luftwiderstandsbeiweit cw

Der cw-Wert gibt, wie sein Name schon sagt, in gewisser Weise Aufschluß über die Reibungskräfte wieder, die die Luft am Rumpf des Flugzeuges erzeugt.

Gehen wir mal von gleichen Windgeschwindigkeiten aus:
Der gleiche Wind überträgt an ein verkleinertes Modell viel weniger Reibungskräfte als an ein großes, d.h., der Test ist mehr als ungenau, weil man nicht so einfach die Reibungskennwerte gemäß Modellmaßstab hochrechnen darf. Die Formeln dahinter sind nicht linear!

Was man also bei realitätsnahen Windkanatests machen muß, ist nach der maßstabsgetreuen Verkleinerung des Modells auch die maßstabsgetreue Verkleinerung der Luft, damit die Widerstandsbeiwerte wieder passen. Sprich, man muß irgendwie den cw-Wert, den das umströmende Medium auf das Modell ausübt, dem Modellmaßstab entsprechend anpassen.
Aus diesem Grund hat man Kryo-Windkanäle gebaut, wie wir hier in Porz einen haben.
Man kühl die Luft mit flüssigen Stickstoff ab, tauscht demnach das Medium im Windkanal (Normalluft) durch superkaltes gasförmiges N aus. Da unsere normale Umgebungsluft sowieso aus 70% N besteht, ist die Aerodynamik von N und Luft nahezu gleich!

Also, daß das Modell umströmende Medium ist nun ca. -170 °C kalter reiner N.

In der Praxis bedeutet das, das man z. B. Flugzeug-Modelle im Maßstab 1:70 mit genialen cw-Werten von 50-70 testet! Die dann hierbei gewonnen Meßdaten lassen anschließend genaueste Rückschlüsse auf den realen Flugkörper in Normalgröße, Normalluft, Normaltemperatur usw. zu.

Demnach: Je realitätsnäher die Windkanaltests von verkleinerten Flugmodellen sein sollen, je mehr Aufwand. Eine Modellgröße bedingt auch eine Anpassung des Cw-Wertes des Mediums damit Reibkennwerte angepaßt werden.

Viele Grüße,

Hendrik

PS.: In unserem Windkanal arbeiten wir ja bei ca. -170 °C. Die Turbine wird von einem 50 Megawatt Asynchronmotor (der größte seiner Art weltweit) angetrieen. Wenn er eingeschaltet wird, werden zuvor die Kölner Elektrizitätswerte wegen der Stromspitze vorgewarnt... Die 50 Megawatt Leistung gehen im Windkanal durch die N-Medium-Reibung nahezu VOLLSTÄNDIG in Wärme über. Da wir aber weiterhin bei -170 °C testen wollen, müssen permanent 250 kg flüssiger Stickstoff PRO SEKUNDE verdampft werden (deswegen steht neben dem Kryokanal auch ein 3 Millionen Liter Tank mit fl. N...) Wenn die 250 kg N pro Sekunde verdampfen, ergibt das riesige Rauchsäulen und kalte N-Gasblasen, die a) bei nassem Wetter im Umkreis Hagelschlag verursachen und b) die Flugzeuge der Luftwaffe Porz/Wahn zu Umwegen zwingen. Es ist schon gehäuft vorgekommen, das bei Überflug des DLR deren Turbinen anfingen zu stottern... Fazit: DLR-Überflugverbot wenn Kryokanal läuft... ist ein ganz interessanter Komplex!

Vielen Dank an alle Antworten. Ihr seid echt klasse
@Hendrik:
Mein Gott ist das ein Aufwand. Wäre es da nicht sinnvoller, vielleicht gleich ein größeres Modell zu bauen (kostet weniger)
Und noch was: cw.
Wenn ich mir das so überlege...würde das auch gehen, wenn ich einfach den Druck auf ein viertel herabsenke. Das ist zwar auch aufwendig, aber schon mit "normalen" 1000€-Pumpen machbar. Weniger Druck =>Weniger Luftteilchen => kleinerer cw.
Und wenn ich den cw des kleinen Modells habe, dann kann ich ja alle ermittelten Werte auf das große umrechnen, oder?
Mich würde interessieren was Ihr davon haltet.
Und nochmals "DANKE" für die Antworten.

Hallo drone,

da hast Du geeeeenau den falschen Umkehrschluß gezogen!

Du mußt Deinen cw-Wert signifikant erhöhen, wenn Du mit verkleinerten Modellen im Windkanal arbeitest. Deswegen testet man Airbusse oder Jets bei cw-Werten von 50-70 !!!

Fazit: Modellverkleinerung zieht cw-Vergrößerung nach sich!

Ansonsten hätte man sich die aufwendige Kühlung wahrhaftig gespart und wüder immer im Unterdruck-Windkanal testen... vieeeel billiger!

Viele Grüße,

Hendrik

Achso...stimmt ja. So Fehler mach ich immer wieder.
Also könnte man das Modell im Überdruck testen? Pumpen sind (FAST) die gleichen.

Hi,

die NASA hat einen Windkanal, wo man einen kleineren Passagierjet drin parken kann.
Aber auch der Aufwand für so ein Modell wäre recht groß.
Die Idee den Luftdruck zu senken hat noch einen Hacken.
Man hat dann zwar weniger Luft, aber die Moleküle in der Luft haben noch den falschen Maßstab. DIe sind für das Modell nähmlich viel zu schwer und zu träge.
Was planst du denn, das du erstmal ein Modell im windkanal testen willst?

Gruß

Neil