Hey Bob,

Ik denk dat je goede onderzoeksvragen hebt. Als je het over materiaal hebt, heb je het dan over de oppervlakte van de vleugel, die dus in contact komt met de luchtstroom? Als dat zo is, dan zit je vrij snel bij je 'eerste' aspect, de weerstand. Een component van de weerstand is namelijk frictie.

Wat de aanpak betreft zou je misschien het stappenplan op onze website kunnen doorlezen. Daar staat vrij uitgebreid beschreven hoe je een PWS kunt doen. Jij bent ook bij de workshop toch?

Groet, Hubert

Beste Hubert,
Wij hebben een vraag over hoe wij onze kubus moeten monteren in de windtunnel.
http://dl.dropbox.com/u/4792677/MAIL.docx

Alexander en Mark

Hoi Jaimy en Koen,

Dat hangt er vanaf. Wat willen jullie gaan testen/onderzoeken? Wat de brandstof betreft; hier doen wij weinig mee, dus daar kan ik je alleen helpen met zoeken op internet. Proefjes doen we niet.

Jullie kunnen de workshop zeker volgen. Zoals in de beschrijving gaat hij specifiek over vleugels en de kracht die loodrecht op de stroomrichting ontstaat. Een raket heeft deze kracht (genaamd lift) ook, in het geval van een invalshoek en dus in mindere mate. Aangezien een raket verticaal vertrekt wordt de g-kracht overwonnen met voortstuwing in plaats van aërodynamische kracht. Een aërodynamische kan de stabiliteit van een raket verstoren, maar door het gebruik van vinnen kun je de aërodynamica juist weer gebruiken om een raket te stabiliseren. Als je een raket zou bouwen, die op de opstelling past, kun je dat wel aantonen denk ik.

Groet,

Hubert

Hoi Fabian en Anouk,

Het is me nog steeds onduidelijk wat jullie bedoelen, maar ik ga er vanuit dat jullie op zoek zijn naar een organisatie, dus bedrijf of universiteit etc, welke EXPERIMENTEEL onderzoek doen in de ruimtevaart en waarbij jullie langs kunnen gaan om een proefje te doen? Dit hebben jullie nodig voor het PWS? Klopt dat zo?

Op de TU zijn onderzoekers, docenten en professoren inderdaad wel bezig met onderzoek, alleen is het voor hun helaas niet mogelijk om naast studenten ook scholieren te begeleiden. Hiervoor hebben ze niet genoeg tijd en capaciteit.

Je zou het eventueel kunnen proberen bij bedrijven zoals Dutchspace in Leiden of de ESA in Noordwijk, alleen hebben bedrijven vaak nog minder tijd om scholieren te helpen, zeker niet in deze tijd, waar subsidies in de ruimtevaart afnemen.

Mijn voorstel aan jullie is dus om zelf onderzoek te doen naar wat de problemen zijn in jullie onderwerpsrichting. Kies dan een van de probleem of uitdagingen en probeer hierbij zelf een experiment te verzinnen, wat je ook daadwerkelijk bijvoorbeeld op school of in de garage kunt uitvoeren. Als ik jullie inhoudelijk ergens mee kan helpen, aarzel dan niet om contact op te nemen. Maar helaas zoals boven uitgelegd kan ik voor jullie niet een experiment bedenken wat op de TU kan gedaan worden.

Groeten,

Hubert

Hallo Willem en Tom,

Hebben jullie al naar de waterraket gekeken?

Mijn tip is om dit forum even te doorzoeken naar interessante onderwerpen van andere scholieren, dit kan jullie misschien helpen bij het vinden van een passen onderwerp in de ruimtevaart.

Groet, Hubert

Hallo Hubert,

Bedankt voor de reactie! Ik was al bang dat onderzoek naar de scramjet vooral een een literatuuronderzoek zou opleveren en er moet bij de pws wel een praktische kant zitten.

Bram

Beste scholieren,

In aanloop op het nieuwe schooljaar heb ik wat handige links van onze oude site opgesteld over water raketten. Ik hoop dat jullie hier mee van start kunnen gaan. Hier onder een lijstje met een aantal interessante discussies:

Topic over de weerstands coëfficiënt

Discussie over een computer model in Coach 5 dat de hoogte berekent

Handige links over de water raket

Numeriek model van een water raket

Bernoulli formules

Filmpje start water raket

Voorbeeld van een PWS verslag over de water raket

Ik hoop dat jullie hier een eind mee op weg kunnen!

Groeten, Hubert

Hallo Jelle,

Ik heb op je vragen in het andere topic beantwoord: http://scholierenlab.tudelft.nl/forum/topic372-view

Groet, Hubert

Beste Herman,

Dit is een hele goede vraag, want vaak weten piloten zelf niet dat dit soort strips er voor zijn om er juist voor te zorgen dat de stroming beter wordt.

Om te begrijpen waar het over gaat kun je het beste even deze link bekijken.

Op de volgende site onderaan zie je hoe dat in de windtunnel eruit ziet (met behulp van opgespotten verf).
show windtunnel

In eigen woorden zie ik het zo:
De laminaire luchtstroom heeft bleikbaar de neiging om sneller los te laten (separation). Dus vanaf dat punt heb je eigenlijk al geen lift meer. Ergens na de loslating slaat de laminaire, gesepareerde luchtstroom om in een turbulente gesepareerde luchtstroom. Door dit effect heb je zogenaamde reattachment, de luchtstroom volgt weer het profiel. Deze separation en reattachment zorgt ervoor dat er een gedeelte van de vleugel oppervlakte in losgelaten toestand is. Dit noemen ze de separation bubble.

Aerodynamici zijn er achter gekomen dat je dus aan de neus van de vleugel zigzag tape kan plaatsen. Hierdoor wordt de luchtstroom turbulent, maar het gevolg is dat het loslaat punt verder naar achter wordt verschoven en je dus met hogere invalshoeken kan vliegen.

De theoretische verklaring heeft te maken met de energy van de grenslaag (boundary layer). Als ik het goed begrijp is de energy in een turbulente grenslaag hoger. Dit resulteert dus ook in betere loslaat eigenschappen.

Hier heb je nog wat engelse links voor meer informatie, echter is het wel zo dat deze theorie op VWO niveau zeer hoog is, maar wel interessant natuurlijk.

http://www.ewi.tudelft.nl/live/pagina.jsp?id=f34e1d82-3f6f-44ae-a642-91434662a4d9

http://www.sv-hca.nl/Archief/Trainingshoekje/strips.htm

http://scitation.aip.org/getpdf/servlet/GetPDFServlet?filetype=pdf&id=JSEEDO000125000004000488000001&idtype=cvips&prog=normal

Deze tekst op pagina 495 is nuttig:
Vortex generators are known to
energize the boundary layer, helping it to overcome adverse pressure
gradients. The result is suppression of trailing edge separation
and consequently the delay of the stalling process of the
airfoil. The type shown in Fig. 20 proved to be very effective, and
has been successfully applied in practice. In Fig. 21 an example of
the test results is shown on airfoil DU 97-W-300. The drag measured
with the wake rake showed a regular wavy pattern in span
wise direction corresponding to the vane positions. The presented
drag is an average value.
The vg placed at 20%c increased the maximum lift coefficient
of the base airfoil from 1.55 to 1.97, but also increased the drag
considerably. Due to the limited radial position of inboard airfoils
this will have little effect on the rotor torque. It is worth noting
that the effect of premature transition, triggered by zigzag tape at
5%c, had little effect on the maximum lift. Apparently, the boundary
layer thickness did not grow fast enough to make the vg work
less efficient. Rotation has an effect similar to that of vg on the
boundary layer of the very inboard stations. This is another indication
that, in the design of thick inboard airfoils, roughness
~in!sensitivity requirements can be alleviated considerably.

Ik hoop dat het verhaal een beetje duidelijk is, zo niet, kun je gerust vragen. Als je bepaalde engelse termen niet begrijpt, hoor ik het natuurlijk ook graag.

Wat ben jij trouwens een hoop profielwerkstukken aan het maken!

Groetjes,
Joost

Hi Herman!

Bedankt voor je vraag!
Helaas is de attachment geloof ik niet helemaal goed gegaan. Dat kan heel goed door onze site komen, dus misschien kan je het nog een keer proberen en anders via een PM (personal message) sturen?

Sorry hiervoor!

Wat betreft je vraag (zonder dat ik dus weet wat je al hebt); het feit dat de gasdichtheid constant is over de hele buis, zou je kunnen afleiden uit de formule.

De formule is een vereenvoudigde vorm van de wet van behoud van energie. In feite formuleert de wet het behoud van de energiedichtheid langs een stroomlijn voor stationaire stromingen in onsamendrukbare en niet-visceuze media met constante (massa)dichtheid. Langs een stroomlijn geldt:

0.5 . ρ . v^2 + ρ . g. h + p = constant

Hierin is:

v de snelheid
g de valversnelling
h het hoogteverschil
p de druk
ρ de (massa)dichtheid
(http://nl.wikipedia.org/wiki/Wet_van_Bernoulli)

Werkingsprincipe van de Buis van Venturi: men dwingt een luchtstroom door
een kleinere diameter van een pijp. Door een vernauwing in een buis
ontstaat een grotere snelheid en lagere druk dan in de vrije stroming. Waar
de snelheid van een laminair stromende stof hoog is, is de druk laag en
waar de snelheid laag is, is de druk hoog.
http://www.masc.ulg.ac.be/fiches/NL/druk.pdf

Als je dit dan weer toepast op een vliegtuig: Een vliegtuigvleugel is zo gemaakt dat de lucht aan de bovenkant sneller stroomt dan de lucht aan de onderkant van de vleugel. De lucht moet namelijk langs de bovenkant een grotere afstand afleggen. Daardoor is de luchtdruk aan de bovenkant lager dan de luchtdruk aan de onderkant van de vleugel.

Ik vond ook nog de volgende site (in het Engels); http://www.efm.leeds.ac.uk/CIVE/CIVE1400/Section3/bernoulli.htm
Hier staat dat de voorwaarden voor het gebruiken van de Bernoulli formule, oa is dat de dichtheid (density) constant is, en het materiaal dus niet compressible is.

Hopelijk heb je hier wat aan. En anders zien we je attachment graag tegemoet.

Joost

Hey Herman,

De hoek van de wieken heeft wel degelijk invloed op de energie opbrengst. Dit is uit te leggen door te kijken naar de formule voor luchtweerstand (zie wikipedia bijvoorbeeld). In deze formule wordt het frontaaloppervlak gebruikt, welke opzich natuurlijk afhankelijk is van de hoek van de wieken ten opzichte van de wind! Je tweede vraag is moeilijker te beantwoorden, deze wordt vaak experimenteel vast gesteld. (bekijk dit ook maar even: http://www.wetenschapsforum.nl/index.php?showtopic=72161) Ik hoop je hiermee een stukje verder te hebben geholpen!

Groetjes,
Joost

Jo Herman

Sorry voor de late reactie. We zijn op dit moment druk bezig met tentamens schrijven.

We kunnen jullie zeker met het een en ander helpen. Voor het helpen en adviseren gebruiken wij dit forum zodat andere scholieren ook mee kunnen lezen.

Jullie hoofd- en deelvragen zien er trouwens goed uit. De laatste zou ik weghalen, want dat is denk ik niet zo relevant. Als tip heb ik voor jullie dat de vragen zeer breed zijn.

Bijvoorbeeld zijn er honderden boeken geschreven over de wens van de mens om te kunnen vliegen. Ook het verschil tussen een vogel en een vliegtuig is een zeer brede vraag. Ik denk dat het misschien handig is om deze vragen aan te snijden.

Als je wat ingewikkelds wil uitzoeken zou ik ook op een aantal technische vragen in gaan. Denk hier bijvoorbeeld aan de liftkracht en hoezo een vliegtuig nou in de lucht kan blijven. Daar kun je dan ook kijken wat voor factoren een invloed hebben op de liftkracht.

Wat mij zeer uitdagend maar heel leuk lijkt is om een onderzoek te doen naar de gevaren van het doorvliegen van een aswolk met een turbine vliegtuig. Dit zou meer een literatuuronderzoek zijn, maar natuurlijk is dit wel hoog interessant om je in deze tijd hier op in te verdiepen.

Als je alvast wat meer inspiratie wil, kun je het beste een beetje in het forum gaan zoeken over vleugelprofielen, windtunnels, liftkracht, e.d.

Groetjes,

Joost

Hallo Herman,

Een coëfficiënt in de aerodynamica wordt vaak experimenteel bepaald. Oftewel je rekent de weerstand uit met behulp van de liftkracht formule. Deze formule kan, iets anders geschreven, ook als weerstandsformule gebruikt worden. Als je de weerstandskracht kent en een aantal andere factoren, dan kun je pas de weerstand coëfficiënt uitrekenen.

De formule hiervoor is algemeen bekend.

D = 1/2 * rho * v^2 * A * Cd

D = luchtweerstand, is een kracht in Newtons [N]
rho = luchtdichtheid, is op zeeniveau 1.225 kilogram per kubieke meter [kg/m^3]
v = snelheid in meters per seconde [m/s]
A = frontaal oppervlak, wat je dus van zou zien als je recht van voren op het voorwerp kijkt [m^2]
Cd = weerstand coëfficiënt, heeft geen eenheid.

Kan je alle andere termen meten, kan je ook de Cd bepalen. Deze hangt af van de vorm van je model.

In het wikipedia artikel staat veel informatie over deze coëfficiënt, en voorbeelden van typische waarden.

http://en.wikipedia.org/wiki/Drag_coefficient

Groetjes,

Joost

Hoi Hugo,

Gaaf onderwerp! Ook best wel uitdagend en pittig, als je de diepte in wilt duiken. De gasturbines (=straalmotoren) die tegenwoordig worden gebruikt in de vliegtuigindustrie zijn product van járen en járen van ontwikkeling, onderzoek en engineering. Er wordt af en toe gezegd dat elke gasturbine een klein wonder is (dat hij werkt). Ik denk dat ik je goed kan helpen met dit onderwerp, maar eerst heb ik twee vragen voor je.

Heb je al een onderzoeksvraag en deelvragen voor je PWS? Wil je echt gaan rekenen aan de turbines, of meer algemeen naar de prestaties kijken?

Groetjes,
Joost

PS: Goed dat je al wat onderzoek gedaan hebt naar de achterliggende principes. Via google kon ik net best al een hoop vinden (tip: zoek altijd in het Engels, bijv. op: 'gas turbine', 'turbofan' of 'turbojet').

Beste Willem,

Leuk dat je ook interesse hebt in de studie L&R! Ik denk zeker dat je een PWS over dit onderwerp kan doen. Als ik je goed begrijp wil je onderzoek gaan doen naar alternatieve configuraties voor grote civiele airliners, dat zijn dus de vliegtuigen waar je in stapt als je op vakantie gaat. Klopt dat?

Je hebt een goed onderwerp gevonden, waar veel informatie over te vinden is. Voordat je echter gaat zoeken is het zaak om je hoofdvraag wat scherper te gaan definiëren, en beginnen met onderverdelen in deelvragen. Op die manier kan je gerichter zoeken, en je meer een doel geven om naartoe te werken. De onderzoeksvraag die jij nu noemt is erg breed en wat vaag gesteld. Denk bijvoorbeeld in de richting:

'Hoe zullen vliegtuigen er over 10, 30 en 50 jaar uitzien?' (En met vliegtuigen bedoel ik dus de grote civiele airliners).

Zo stel je een vraag naar een concrete situatie, die je kunt beschrijven, en daarbij kan je deze vraag opknippen in verschillende deelvragen zoals:

'Waarom zien vliegtuigen er nu uit zoals ze eruit zien?'
'Zijn er alternatieve configuraties in de maak voor vliegtuigen, en wat zijn de voor/nadelen daarvan?'
'Hoe haalbaar zijn deze ontwerpen in de huidige luchtvaartindustrie?' etc. etc.

Als je je vragen zo meer stelt kan je beginnen met onderzoek doen. Ik hoop dat ik je een beetje richting heb gegeven, als je meer vragen hebt hoor ik het graag!

Ik weet niet in hoeverre een praktisch deel mogelijk is. Wij bieden hier op de TU een windtunnelworkshop aan, waarvoor je je kunt inschrijven via deze site, maar of dat erg interessant voor jou onderwerp is weet ik niet. Als je in een windtunnel wilt testen heb je een hoogwaardig model nodig, wat best wel wat kunde en tijd (en geld waarschijnlijk) vergt om te maken. Denk goed na over wat je wilt en kunt, dan kan ik je helpen met de uitvoering ervan.

In elk geval heel erg veel succes!

Groetjes,
Joost

Beste Robin,

Dat verschilt een beetje per soort raket. Bijvoorbeeld, de Solid Rocket Boosters van de Space Shuttle (die niet meer vliegt) werden op vrij lage hoogte (45km) afgeworpen. Deze hadden een eigen parachute, en vielen zachtjes in de zee. Daar werden ze opgevist door een speciale boot, en opgeknapt en opnieuw gebruikt.

De Russische Proton raket vliegt op een heel giftige brandstof, en de afgeworpen tanks vallen gewoon naar beneden. Daar crashen ze ergens in een woestijn in Kazachstan, waar de restjes brandstof die altijd overblijven gevaarlijk zijn voor planten, dieren en mensen. De Russische overheid betaalt dan ook een schadevergoeding aan de Kazachstaanse(?) overheid elke keer dat ze een Proton raket lanceren.

Als op hele grote hoogte en snelheid een tank wordt afgeworpen, zodat deze net niet in een baan om de aarde raakt, is het zeer waarschijnlijk dat ze helemaal verbranden in de atmosfeer en nooit meer op de grond komen.

In ieder geval berekenen de ontwerpers van de raket waar de tank op aarde neer kunnen komen, en zorgen ze dat ze steden en dorpen vermijden. Het zal dus nooit zo zijn dat er een deel van een raket op je huis zal vallen.

Hoe is het verder met je presentatie gegaan?

Groetjes,
Joost

Beste Xander,

Nogmaals, ik wil je best wel helpen, je moet alleen wel zeggen waar. Wat heb je al gedaan en waar kom je precies niet uit? Je hebt het over 'de formules'. Welke formules?

Groetjes,
Joost

Beste Robin,

Wat een leuk onderwerp heb je uitgekozen voor je presentatie! Vliegtuigen en raketten zijn hele gave machines, waar je zeker een interessante presentatie over kunt geven. Ik hoop dat ik alles een beetje duidelijk uit kan leggen hieronder (sorry dat het een lang verhaal is geworden, ik vind het ook leuk om uit te leggen).

Om dan maar direct met het beantwoorden van je vragen te beginnen zal ik eerst uitleggen wat vliegtuigen en raketten zijn, en wat de verschillen zijn. **Vliegtuigen zijn voertuigen die in de lucht blijven door hun vleugels. **Vliegtuigen bewegen door de lucht door hun motoren. De vleugels ‘duwen’ het vliegtuig omhoog doordat het vliegtuig door de lucht beweegt. Deze kracht heet de ‘liftkracht’.

Raketten zijn voertuigen die vooruit bewogen worden doordat ze een raketmotor hebben. De raketmotor is anders dan een motor die je normaal op een vliegtuig ziet, dat leg ik zometeen uit. Raketten hebben dus geen vleugels die ze omhoog houden, maar worden door hun motoren omhoog geduwd.

Waarom kan een raket wel in de ruimte en een vliegtuig niet? Dat heeft te maken met je andere vraag: **Hoe werkt de techniek van een raket? **

In de ruimte is geen lucht, zoals je misschien wel weet. In de ruimte kan je dan ook niet ademen, en zonder ruimtepak aan zou je niet kunnen overleven. Een vliegtuigmotor heeft, net als jij, ook lucht nodig om te kunnen werken. Hoe hoger je gaat, hoe minder lucht er is. Als je héél hoog gaat (ongeveer 100 kilometer boven de grond) is er geen lucht meer. Als de motor van het vliegtuig dan niet meer werkt beweegt hij niet meer door de lucht. De ‘liftkracht’ die het vliegtuig omhoog duwde is er dan ook niet meer. Het vliegtuig zal weer naar de aarde vallen.

Een raketmotor heeft geen lucht nodig om te werken, want hij neemt zijn eigen lucht mee: net als een ballon die je opblaast eigenlijk. Als je een ballon opblaast en loslaat, dan loopt de lucht eruit en de ballon vliegt snel weg (dit kan je tijdens je presentatie laten zien). In een raket gebeurt hetzelfde. De lucht loopt er aan de onderkant heel snel uit, en de raket vliegt omhoog. Dat een raket wel in de ruimte kan komen, komt dus omdat zijn motor blijft werken.

**Hoe werkt dan een lancering van een raket? **Na het aftellen worden de motoren van de raket aangezet. De raket wordt dan omhoog geduwd. In het begin gaat de raket meestal best wel langzaam omhoog. Dat komt omdat hij erg zwaar is in het begin (bedenk zelf maar: het kost meer moeite om iets zwaars op te tillen dan iets dat niet zwaar is). Als de raket onderweg is gebruikt hij brandstof, hij wordt dus steeds lichter. De raket gaat dus steeds sneller en sneller.

**Hoe werkt een lancering? **Het doel van een lancering van een raket is om iets (meestal een satteliet) in een baan om de aarde te brengen. Wat betekent dat nou? Als iets in een baan om de aarde is, valt het ‘om de aarde heen’: je blijft in de buurt van de planeet aarde maar komt nooit meer terug naar de grond. Dit is heel handig natuurlijk, zo kan je zo lang in de ruimte blijven als je wilt! Het is alleen heel ingewikkeld om in zo’n baan om de aarde te komen. Pas als je ongeveer 28000 kilometer per uur gaat, ga je snel genoeg om niet terug te vallen. Dat is bijna 8 kilometer per seconde! Als je zo snel zou kunnen rennen, zou je in 10 seconden van Amsterdam naar Rotterdam kunnen rennen!

Hier is een gaaf filmpje dat je misschien kunt laten zien:
http://www.youtube.com/watch?v=ka8w8qCoueA (ik zou alleen de eerste 5 minuten laten zien, anders duurt het wat lang).

Hoe zorgen ze er nou voor dat een lancering veilig verloopt? Dat is een heel ingewikkeld onderwerp waar heel veel knappe professors nog steeds mee bezig zijn. Soms gaat het nog wel eens mis en ontploft de raket. Om alles zo veilig mogelijk te maken wordt elk onderdeel van een raket heel vaak gecontroleerd en heel precies in elkaar gezet. Voor een lancering wordt alles dan nog een keer helemaal gecontroleerd. Tijdens de lancering zitten misschien wel honderd mensen tegelijk op te letten of alles wel goed gaat. Het blijft gevaarlijk, maar meestal gaat het goed.

Veel plezier met je presentatie, en als je iets nog niet begrijpt mag je het altijd vragen.

Groetjes,
Joost

Hoi Bart,

Hieronder een (klikbaar) plaatje van de schematische opstelling. Het profiel zit vastgeklemd, met de mogelijkheid om de invalshoek telkens te veranderen. Deze opstelling staat op twee dunne platen, die vrij kunnen roteren. Het profiel kan dus zo met de opstelling vrij bewegen in de richting van de liftkracht. Tussen deze opstelling en een vast punt zit een krachtmeter, die dus de liftkracht meet. Deze is weer af te lezen op de meter.

Je meet dus een kracht. Deze is, zoals je zelf al zei, het gevolg van een drukverschil over de boven en onderkant van het profiel. Dit drukverschil is weer een gevolg van de stromende lucht om het profiel.

De luchtstroom die uit de mond van de tunnel komt is inderdaad laminair (dit bedoel je met rechtlijnig toch?). Door het profiel ontstaan verstoringen, dit is turbulentie. Dit heb je tijdens de workshop kunnen zien.

Nogmaals succes, en groetjes,
Joost

Beste Zef,

Deze profielen waren van een twee jongens die ze zelf gemaakt hadden. Die gegevens zijn daarom ook alleen voor hen relevant.

Groetjes,
Joost