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This paper presents a novel method for airfoil drag estimation at Reynolds numbers between 4×10⁵ and 4×10⁶. The novel method is based on a systematic study of 40 airfoils applying over 600 numerical simulations and considering natural transition. The influence of the airfoil thickness-to-chord ratio, camber, and freestream Reynolds number on both friction and pressure drag is analyzed in detail. Natural transition significantly affects drag characteristics and leads to distinct drag minima for different Reynolds numbers and thickness-to-chord ratios. The results of the systematic study are used to develop empirical correlations that can accurately predict an airfoil drag at low-lift conditions. The new approach estimates a transition location based on airfoil thickness-to-chord ratio, camber, and Reynolds number. It uses the transition location in a mixed laminar–turbulent skin-friction calculation, and corrects the skin-friction coefficient for separation effects. Pressure drag is estimated separately based on correlations of thickness-to-chord ratio, camber, and Reynolds number. The novel method shows excellent accuracy when compared with wind-tunnel measurements of multiple airfoils. It is easily integrable into existing aircraft design environments and is highly beneficial in the conceptual design stage.
Wie sieht das unbemannte Flugzeug von Übermorgen aus? Dieser Frage stellen sich Forscher an der Fachhochschule Aachen. Die weltweit rasant fortschreitende Entwicklung des Marktes für unbemannte Fluggeräte (UAVs - „Unmanned Aerial Vehicles“) bietet großes Potenzial für Wachstum und Wertschöpfung. Unbemannte fliegende Systeme können – für bestimmte Anwendungsgebiete – wesentlich günstiger, kleiner und effizienter ausgelegt werden als bemannte Lösungen. Dabei sind sich viele Unternehmen über das mögliche Potential dieser Technologie noch gar nicht bewusst.
Die autonome, unbemannte Luftfahrt ist einer der Schlüsselsektoren für die Zukunft der Luftfahrt. In diesem rasant wachsenden Bereich nehmen senkrecht startende und senkrecht landende Flugzeuge (Vertical Take-Off and Landing – VTOL) einen besonderen Platz ein. Ein VTOL-Flugzeug (manchmal auch „Transitionsfluggerät“ genannt) verbindet die Eigenschaft des Helikopters, überall starten und landen zu können, mit den Geschwindigkeits-, Reichweiten und Flugdauervorteilen des Starrflüglers. Grundsätzlich wird die Senkrechtstart- und -landefähigkeit sowohl von zivilen als auch von militärischen Betreibern unbemannter Fluggeräte (UAVs) gewünscht. Trotzdem bietet der Markt nur eine geringe Anzahl von VTOL-UAVs, da qualitativ hochwertige Entwürfe eine ausgesprochene Herausforderung in der Entwicklung darstellen. An der FH Aachen wird deshalb seit über 5 Jahren an der Auslegung und Analyse von solchen unbemannten VTOL Flugzeugen geforscht. Das neuste Projekt ist der Eigenentwurf einer großen, senkrechtstartenden Transportdrohne. Das „PhoenAIX“ getaufte Fluggerät wird von Falk Götten und Felix Finger im Rahmen einer EFRE-Förderung entwickelt.