Vorrichtung zur Verminderung des aerodynamischen Widerstandes eines Schleppkörpers

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verminderung des aerodynamischen Widerstandes eines Schleppkörpers zur Zieldarstellung. Gemäß der Erfindung ist die Vorrichtung eine auf den Schleppkörper (1) aufbringbare Hülse (4) mit einer vorgebbaren Wanddicke W, welche stromaufwärts einen Kantenradius (5) aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verminderung des aerodynamischen Widerstandes eines Schleppkörpers.

[0002] Aus EP 0 911 601 B1 ist ein Schleppkörper zur Luftzieldarstellung bekannt. In der Nase dieses Schleppkörpers ist ein Heizelement angeordnet mittels welchem die thermische Signatur eines Zielflugkörpers simuliert werden kann. Durch die Verwendung von Heizplatten ist der Schleppkörper im Bereich der Nase üblicherweise eben ausgeführt. Ein Nachteil dieser stumpfen Nase ist ihre aerodynamisch ungünstige Formgebung, wodurch der aerodynamische Widerstand des Schleppkörpers stark ansteigt. Dieser hohe aerodynamische Widerstand des Schleppkörpers bedingt ein belastbareres Schleppseil, das üblicherweise einen größeren Durchmesser und damit selbst einen höheren aerodynamischen Widerstand aufweist, so dass der Gesamtwiderstand zusätzlich ansteigt.

[0003] Zur Verminderung des aerodynamischen Widerstandes des Schleppkörpers ist es z.B. möglich, bei gegebenem Rumpfdurchmesser den Durchmesser des ebenen Teils der stumpfen Nase zu verringern und den Bereich des Schleppkörpers zwischen Nase und Rumpf mit einem Übergangsradius zu versehen. Ein Nachteil hierbei ist allerdings, dass sich dadurch auch die thermische Abstrahlfläche verringert, was nachteilige Auswirkung auf die Simulation der thermischen Signatur von Zielflugkörpern hat.

[0004] Es ist somit Aufgabe der Erfindung den aerodynamische Widerstand eines Schleppkörpers zu verringern.

[0005] Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

[0006] Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung zur Verringerung des aerodynamischen Widerstandes eines Schleppkörpers eine auf den Schleppkörper aufbringbare Hülse mit einer vorgebbaren Wanddicke, welche stromaufwärts einen Kantenradius aufweist. Dadurch wird zwar der Durchmesser des Schleppkörpers und damit die projizierte Fläche im vorderen Bugsegment vergrößert, durch den Kantenradius allerdings wird der Beiwert des aerodynamischen Widerstandes und damit der aerodynamische Widerstand selbst wesentlich verringert.

[0007] Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

einen Teilausschnitt einer erfindungsgemäßen Hülse im Querschnitt entlang der Längsachse eines Schleppkörpers,

Fig. 2

den Verlauf des cw-Wertes eines Schleppkörpers mit einer erfindungsgemäßen Hülse bezogen auf den cw-Wert eines Schleppkörper ohne Hülse in Abhängigkeit vom Anstellwinkel des Schleppkörpers.

[0008] Fig. 1 zeigt einen Teilausschnitt einer erfindungsgemäßen Hülse im Querschnitt entlang der Längsachse eines Schleppkörpers.
Der Schleppkörper 1 weist im vorderen Bereich eine stumpfe Nase 2 auf. Nicht dargestellt sind die in der stumpfen Nase 2 des Schleppkörpers 1 angeordneten Heizelemente zur Simulation der thermischen Signatur von Zielflugkörpern, z.B. Flugzeugen.
Die erfindungsgemäße Hülse 4 liegt vorteilhaft am Außenumfang 3 des Schleppkörpers 1 an. Der Schleppkörper 1 ist typischerweise zylindrisch ausgeführt. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, dass der Schleppkörper 1 andere sich in Längsrichtung erstreckende Profile, z.B. Rechteckprofil aufweist. Die erfindungsgemäße Hülse 4 ist dabei vorteilhaft im vorderen Rumpfsegment des Schleppkörpers 1 angeordnet.

[0009] Im vorderen Bereich (stromaufwärts) der Hülse 4 weist die Hülse 4 einen Kantenradius 5 auf. Dieser Kantenradius 5 beträgt vorteilhaft 10% des Durchmessers des Schleppkörpers. Durch den Kantenradius 5 wird die Hülse 4 vom Innendurchmesser der Hülse 4 bis zum maximalen Außendurchmesser der Hülse 4 aufgebaut. Am maximalen Außendurchmesser weist die Hülse 4 eine Wanddicke W von 10% des Durchmessers des Schleppkörpers 1 auf, also dem Kantenradius 5.
Durch die Hülse 4 wird zwar die projizierte Fläche der stumpfen Nase 2 des Schleppkörpers 1 in Anströmrichtung vergrößert, durch den Kantenradius 5 wird allerdings der Beiwert (cw-Wert) des aerodynamischen Widerstandes verringert, was resultierend zu einer Reduktion des aerodynamischen Widerstandes führt. Durch die Verringerung des Ablösegebietes am Übergang von der Nasen- zur Rumpfsektion des Schleppkörpers, das durch Wirbelstrukturen und damit durch Druckfluktuationen charakterisiert ist, werden Induktionen auf stromabwärts angebrachte akustische Sensoren verringert bzw. vermieden.

[0010] Im weiteren Strömungsverlauf weist die Hülse 4 vorteilhaft einen Bereich 8 mit konstanter Wanddicke W auf. Dieser Bereich 8 befindet sich bevorzugt stromabwärts direkt nach dem Kantenradius 5.

[0011] Im weiteren Strömungsverlauf weist die Hülse 4 vorteilhaft einen Bereich 9 auf, in welchem die Kontur der Hülse 4 mit einem Gefälle G von weniger als 10%, insbesondere mit 7%, stromabwärts ausläuft. Dabei wird die Wanddicke W der Hülse 4 vom Außendurchmesser bis zum Innendurchmesser der Hülse abgebaut. Durch diesen Verlauf der Hülsenkontur wird verhindert, dass in diesem Bereich 9 und in stromabwärts befindlichen Bereichen die den Schleppkörper 1 umgebende Strömung ablöst und zusätzlicher Druckwiderstand entsteht.
Die Gesamtlänge L der Hülse 4 ergibt sich somit konsequenterweise aus dem Kantenradius 5, dem Bereich 8 konstanter Wanddicke W und dem konischen Bereich 9.

[0012] Fig. 2 zeigt den Verlauf des cw-Wertes eines Schleppkörpers mit einer erfindungsgemäßen Hülse bezogen auf den cw-Wert eines Schleppkörper ohne Hülse in Abhängigkeit vom Anstellwinkel des Schleppkörpers.
Auf der Abszisse ist der Anstellwinkel des Schleppkörpers aufgetragen. Ein Anstellwinkel von 0° bedeutet hierbei, dass die Strömung unter einem Winkel von 90° auf die ebene Nase des Schleppkörpers auftrifft.
Auf der Ordinate ist der cw-Wertes eines Schleppkörpers mit einer erfindungsgemäßen Hülse bezogen auf den cw-Wert eines Schleppkörpers ohne Hülse aufgetragen. Das Diagramm zeigt für den Schleppkörper mit einer erfindungsgemäßen Hülse bei einem Anstellwinkel von 0° einen cw-Wertes von ca. 45% und bei einem Anstellwinkel von +/- 20° einen cw-Wertes von ca. 90% bezogen auf den cw-Wert des Schleppkörpers ohne Hülse an.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Verminderung des aerodynamischen Widerstandes eines Schleppkörpers zur Zieldarstellung,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung eine auf den Schleppkörper (1) aufbringbare Hülse (4) mit einer vorgebbaren Wanddicke W ist, welche stromaufwärts einen Kantenradius (5) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die maximale Wanddicke W und der Kantenradius (5) 10% des Durchmessers des Schleppkörpers (1) betragen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kontur (9) der Hülse (4) stromabwärts mit einem Gefälle G von weniger als 10% ausläuft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Gefälle G 7% beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hülse (4) stromabwärts einen Bereich (8) konstanter Wandstärke W aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hülse (4) am Außenumfang des Schleppkörpers (1) anliegt.

7. Schleppkörper zur Zieldarstellung mit einer Vorrichtung (4) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schleppkörper (1) eine stumpfe Nasenkontur (2) aufweist.

8. Schleppkörper nach Anspruch 7, wobei die Vorrichtung (4) im vorderen Rumpfsegment des Schleppkörpers (1) angeordnet ist.

9. Schleppkörper nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Schleppkörper zylindrisch ist.

Zeichnung