Geometrie eines Tragflügelprofils
Ein Tragflügelprofil ("Airfoil", "Aerofoil") ist die Querschnittsform eines Flügels. Die geometrischen Größen bestimmen das aerodynamische Verhalten.
Hauptbegriffe
| Begriff | Definition |
|---|---|
| Vorderkante (Leading Edge, LE) | vordere Begrenzung des Profils, meist gerundet |
| Hinterkante (Trailing Edge, TE) | hintere Begrenzung, scharf-keilförmig |
| Sehne (Chord Line, c) | gedachte Verbindungslinie zwischen LE und TE |
| Sehnenlänge | Länge der Sehne |
| Skelettlinie / Wölbungslinie (Mean Camber Line) | Mittellinie zwischen Ober- und Unterprofil |
| Wölbung (Camber) | maximaler Abstand zwischen Sehne und Skelettlinie |
| Dicke (Thickness) | maximaler senkrechter Abstand Ober- zu Unterprofil |
| Nasenradius (LE Radius) | Krümmungsradius an der Vorderkante |
Anstellwinkel (Angle of Attack, α)
Definition: Winkel zwischen Sehne und relativem Wind (= Anströmrichtung).
- Klein (z.B. 2°): Reiseflug-AoA, niedrige CL.
- Mittel (8–12°): hoher Auftrieb, Steigflug.
- Groß (14–18°): nahe Stall.
- Über α_stall: Strömungsabriss, Stall.
Einbauwinkel (Angle of Incidence, i)
Definition: Winkel zwischen Sehne und Längsachse des Flugzeugs (festgelegt durch Konstruktion).
- Konstant für gegebenes Flugzeug — fest am Rumpf installiert.
- Üblich: 1°–3° (positive nose-up).
- Anstellwinkel α = i + Pitchwinkel (vereinfacht).
Profilarten
Symmetrisches Profil
- Skelettlinie = Sehne (keine Wölbung).
- Bei α = 0° kein Auftrieb (CL = 0).
- Verwendung: Kunstflug, einige Hochleistungs-Flugzeuge.
Gewölbtes Profil (Cambered)
- Skelettlinie nach oben gewölbt.
- Bei α = 0° schon positiver Auftrieb.
- Verwendung: Standard für die meisten Flugzeuge (Cessna 172, PA-28).
Reflex-Profil
- Hinterkante nach oben gebogen.
- Geringe oder negative Moment um Sehnen-Punkt.
- Verwendung: schwanzlose Flugzeuge, Nurflügler.
NACA-Bezeichnung
Die NACA 4-stellige Serie (z.B. NACA 2412) codiert:
-
- Ziffer: max. Wölbung in % der Sehne (z.B. 2 → 2 %).
-
- Ziffer: Position der max. Wölbung in 1/10 der Sehne (z.B. 4 → 40 %).
- 3.+4. Ziffer: Maximale Dicke in % der Sehne (z.B. 12 → 12 %).
Standardprofile:
- NACA 2412 → Cessna 172.
- NACA 0012 → symmetrisch, Tail-Sektion vieler Flugzeuge.
- NACA 65A012 → Hochleistungs-Reihen.
Quelle: NACA Technical Reports, öffentlich auf ntrs.nasa.gov.
Reynolds-Zahl
Maßeinheit für das Verhältnis Trägheits- zu Reibungskräften:
Re = ρ·v·c / μ
mit ρ=Dichte, v=Geschwindigkeit, c=Sehnenlänge, μ=dynamische Viskosität.
- Typische PPL-Re: 1–6 Millionen.
- Beeinflusst CL_max und Grenzschicht-Verhalten.