Trailing edge design
-
Beste mensen van L&R,
Ik doe een profielwerkstuk over brandstofbesparing bij vliegtuigen. Ik zal een heel aantal voorbeelden geven waarin brandstof te besparen valt en waar mensen ook al mee bezig zijn, verder ga zelf ook onderzoek doen op een aspect waarop ik denk nog een besparing te kunnen verkrijgen. Dit is de trailing edge. Bij de vliegtuigen die op dit moment vliegen is de trailing edge "recht" of niet al te speciaal. Omdat vogels zich hebben kunnen evolueren in miljoenen jaren tot het beste ontwerp denk ik dus dat er een besparing valt te halen door een soort 'verenstructuur' op de trailing edge te maken, hiermee bedoel ik dus dat je de rechte lijn van de trailing edge verbreekt. Ik denk dat hierdoor een minder sterke vortex achter de vleugel zal ontstaan en hierdoor dat de vleugel dus minder weerstand zal hebben. Om dit echt te kunnen testen heb ik mij al opgegeven via het interesseformulier van de volgende windtunnel dag. Echter is mijn vraag of jullie toevallig een afbeelding hebben van de doorsnede van bvb een vleugel van de A380, dit is omdat ik mijn vinding wil testen op een replica van een echte vleugel ipv op een verzonnen vleugel omdat het zou kunnen dat het bij sommige ontwerpen niet werkt. Ik heb de bouwhandleiding gelezen en heb het materiaal, geëxtrudeerd polystyreen, al in huis gehaald. Ik hoop dat u mij een tekening van de doorsnede van een echte vleugel kunt sturen. Ook zou ik graag willen weten of u denkt dat een verenstructuur of de structuur die men bij de motoren van de 787 gebruikt het best zou zijn.
Alvast hartelijk dank,
Jan-Willem Kuijpers -
Beste Jan-Willem,
Sorry voor de late reactie, we waren allemaal op vakantie! Cool onderwerp over brandstofbesparing! Bedenk wel dat er in de afgelopen 50-60 jaar al heel veel onderzoek is geweest naar brandstofbesparing bij vliegtuigen en dat een punt als de trailing edge al door veel vliegtuigbouwers onder de loep is genomen.
Wat je zegt over het altijd recht zijn van de trailing edge is niet helemaal waar. Zoek eens op zogenaamde "ailerons" en "flaps" bij vliegtuigvleugels en je zult zien dat een trailing edge heel veel verschillende vormen kan aannemen. Eigenlijk net als de vleugels van een vogel.
Je zou natuurlijk wel kunnen onderzoeken hoe deze trailing edge elementen bijdragen aan brandstofbesparing. En wat het verschil is als je zonder vliegt. In dat geval zou ik twee vleugelprofielen maken, waarvan eentje met ailerons en flaps. Die kun je bij ons komen testen in de verticale windtunnel. Waarschijnlijk geef ik aan het eind van deze maand een workshop. Ik zal je laten weten wanneer.
Hoe ver ben je inmiddels met je PWS?
Grt. Wouter
-
En ik heb nog een vraag, hoe kan ik het best de 60 cm wingspan maken zodat het overal glad wordt? Een draad onder stroom zetten of met een schuurmachine proberen hem goed te krijgen, of is er een nog handigere manier?
-
http://www.dicca.unige.it/bottaro/group.html
Je moet kijken bij
Favier, Dauptain, Basso, Bottaro (J Fluid Mech 2009)
Venkataraman, Bottaro (Phys Fluids 2012)
Dat zijn de onderzoeken die gedaan zijn.
Qua brandstofbesparing zijn we er denk ik nog lang niet, boeing claimt met de 787 en 747-8 resp. 15 procent tov gelijke grote en 12 procent tov 747-400 brandstofbesparing te hebben gerealiseerd -
Mijn hoofdvraag is: Hoe kan er bij vliegtuigen brandstof worden bespaard door het ontwerp van de trailing edge. Deelvragen die ik reeds heb beantwoord zijn Brandstofbesparing door gewichtsvermindering, door weerstandsvermindering en andere toepassingen die reeds worden gebruik(al deze deelvragen zijn beantwoord met toepassingen die worden gebruikt door luchtvaartmaatschappijen) De 4e deelvraag en verder gaat over mijn onderzoek en het onderzoek dat ik hierboven in de link heb gezet. Ook hoop ik snel wat informatie te krijgen over totale kosten brandstof in de luchtvaart per jaar, hoeveelheid uitgestoten CO2 en Liters kerosine gebruikt, hiervoor heb ik reeds een mail gestuurd aan boeing, maar daar krijg ik helaas geen antwoord op.
Ik ben heel blij dat ik al de drie dingen kan meten die voor mij belangrijk zijn.
Weet jij hoe ik het beste de verschillende trailing edges op de rest van de vleugel kan zetten? Ik denk er zelf aan om dat te doen met klittenband, maar ik weet niet of dat sterk genoeg is voor in de windtunnel. Als je iets anders weet zou ik dat graag horen. De mogelijkheid voor het maken van 2 verschillende vleugels wil ik liever niet hebben omdat het verschil in de rest van de vleugel dan mee gaat spelen in de resultaten.
Met vriendelijke groet,
Jan-Willem Kuijpers -
Beste Jan-Willem,
Het is zeker mogelijk om de hoek van stall te meten. Tijdens de test meten we lift, drag en de angle of attack van het vleugelprofiel. Zo kunnen we de lift- en dragcoefficient bepalen en een karakteristieke CL-CD grafiek maken.
Wat betreft je onderzoek: ik had geen idee dat een verenstructuur de weerstand zoveel reduceerde. Dit is gemeten ten opzichte van een 'cleane' vleugel neem ik aan?
Wat zijn je hoofd- en deelvragen nu?
Grt. Wouter
-
Beste Jan-Willem,
Als ik je deelvragen zo bekijk, zou ik je hoofdvraag iets aanpassen. Jouw eerste deelvragen gaan over een andere vorm van brandstofbesparing dan je in je huidige hoofdvraag staat gespecificeerd. Stel je hoofdvraag zo samen dat het alle deelvragen omvat, met in het bijzonder natuurlijk de brandstofbesparing als gevolg van het ontwerp van de trailing edge.
Wat betreft je vragen over het totale brandstof verbruik, CO2 uitstoot, etc., zou je o.a. bijvoorbeeld gebruik kunnen maken van deze pagina's:
http://www.rotterdamthehagueairport.nl/nl/generalmenu/over_rotterdam_airport/in_de_samenleving/feiten_en_cijfers
http://nl.wikipedia.org/wiki/Luchtvaart#Uitstoot
http://www.indexmundi.com/energy.aspx?product=jet-fuel&graph=consumptionAls je op Google ook in het Engels zoekt, krijg je vaak veel meer resultaten. Dat scheelt je weer wachten op een mail van Boeing o.i.d.
Nu over je vleugelprofiel: ik denk dat het wel goed gaat als je een strip klittenband over de gehele lengte van je vleugelprofiel plakt. We kunnen in de windtunnel windsnelheid variëren, dus we gaan gewoon kijken welke snelheid het beste past.
Houd je bij het bouwen van je vleugelprofiel wel rekening met de bouwhandleiding?
http://scholierenlab.tudelft.nl/wp-content/uploads/2012/02/Bouwhandleiding-workshop.pdfGrt. Wouter
-
Ik heb inmiddels de vleugel gemaakt, ik heb ook 2 verschillende trailing edges gemaakt, ik weet niet hoe ik die op mijn centrale gedeelte van de vleufel moet zetten, maar ik denk dat ik dat met klittenband ga doen. Volgens een italiaans onderzoek valt er +- 10 procent minder weerstand als er een verenstructuur over de vleufel komt, dus met de echte veren, kleine haartjes etcetera. Ook wordt hierbij de hoek waarbij eeen stall ontstaat aanzienlijk groter. Ik zou dus willen gaan testen of de vorm van veren op de trailing edge ook nog effect heeft, in het geval dat dat niet zo is kan er een spray worden gemaakt die je over de vleugel sprayd waardoor de effecten optreden, als het wel uitmaakt zal er veel moeten veranderen aan de vleugel. Is het ook mogelijk om de hoek waarbij stall ontstaat te meten tijdens de workshop?
Mijn profielwerkstuk is nog in de beginfase, heb al wel redelijk wat op papier, maar wil eerst kijken wat de resultaten zijn van de meting voor ik met het grootste gedeelte van het werkstuk begin.
