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Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Technik Aerodynamik Flugzeugkunde Instrumentenkunde Das Flugklare Flugzeug Einige der Abbildungen wurden mit mit freundlicher.

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Präsentation zum Thema: "Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Technik Aerodynamik Flugzeugkunde Instrumentenkunde Das Flugklare Flugzeug Einige der Abbildungen wurden mit mit freundlicher."—  Präsentation transkript:

1 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Technik Aerodynamik Flugzeugkunde Instrumentenkunde Das Flugklare Flugzeug Einige der Abbildungen wurden mit mit freundlicher Genehmigung des Luftfahrtverlag Friedrich Schiffmann GmbH & Co. KG, aus folgende Bänden entnommen: Schiffmann1: "Der Privatflugzeugführer", Band 1, Technik I, 1977 Schiffmann3: "Der Privatflugzeugführer", Band 3, Technik II, 1977 Schiffmann4A: "Der Privatflugzeugführer", Band 4 A, Flugnavigation, 1979 Schiffmann7: "Der Segelflugzeugführer", Band 7, 1997 Hesse3: Hesse3, Flugnavigation, 1976 Hesse4: Hesse4, Der Segelflugzeugführer, 1975

2 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Technik Aerodynamik

3 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Kräfte im Flug Schubkraft oder Vortriebskraft Reibungskraft oderWiderstand

4 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Luftströmung Schiffmann7: Abb 4.1.6

5 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Grenzschicht Bereich, in dem die Luftteilchen durch den umströmten Körper verzögert werden Schiffmann7: Abb 4.1.8

6 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Ablösung der Grenzschicht Schiffmann7: Abb

7 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Wanderung der Abloesung Film Schiffmann1:

8 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Theorien zum Auftrieb Die Auftriebskruft entsteht durch Umlenkung der Luftteilchen Die oberen Luftteilchen legen in der gleichen Zeit einen weiteren Weg als die unteren zurück. Nach Bernouli entsteht durch die höhere Fließgeschwindigkeit ein Unterdruck an der Flügeloberseite, der den Auftrieb erzeugt. Die von unten auftreffenden Luftteilchen erzeugen einen Impuls nach oben, der den Auftrieb erzeugt Die oberen Luftteilchen werden bedingt durch den engeren Querschnitt beschleunigt. Nach Bernouli entsteht durch die höhere Fließgeschwindigkeit ein Unterdruck an der Flügeloberseite, der den Auftrieb erzeugt.

9 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Downwash Das Bild zeigt, wie die Strömung bei Flug über die Wolkennach unten gelenkt wurde.

10 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Entstehung der Zirkulation Schiffmann7: Abb

11 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Druckverlauf Schiffmann7: Abb

12 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Druckpunktwanderung Schiffmann7: Abb

13 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Formwiderstand Schiffmann7: Abb 4.1.7

14 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Auftriebs/Widerstandsformel AuftriebWiderstand Form abhängig von der Anströmrichtung Fläche in Strömungsrichtung F A Luftdichte Quadrat der Geschwindigkeit Form abhängig von der Anströmrichtung Fläche quer zur Strömungsrichtung F W Luftdichte Quadrat der Geschwindigkeit A=C A *F A * * *v W=C w *F w * * *v q= *v A=C A *F A *q W=C w *F w *q Staudruck Schiffmann7: Abb

15 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Auftriebs/Widerstandsformel A=C A *F A * * *v W=C w *F w * * *v Geschwindigkeit Luftdichte Fläche Widerstands- beiwert Fläche Auftriebs- beiwert Simulation

16 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Lilienthal-Polare Schiffmann7: Abb

17 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Fragen 1 Was ist laminare, turbulente bzw verwirbelte Strömung Was versteht man unter Umschlagpunkt Beschreibe die Ablösung der Strömung Wie entsteht der Auftrieb am Flügel Wie verändert sich der Widerstand bei Verdoppelung der Geschwindigkeit Um wieviel erhöht sich die Mindestfahrt in m Höhe gegenüber NN Mit welchem Anstellwinkel fliege ich stationär bei doppelter Mindestfahrt wie verändert sich der Staudruck bei Verdoppelung der Geschwindigkeit

18 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Erkläre dieses Phänomen

19 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Unterdruckphänomen

20 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Concorde

21 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Flugleistungspolare Schiffmann7: Abb

22 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Polare und Gewicht

23 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Kräfte im Gleitflug Schiffmann7: Abb

24 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Kräfte im Gleitflug geringer Widerstand mittlerer Widerstand halb ausgefahrene Klappen hoher Widerstand voll ausgefahrene Klappen

25 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Fragen 2 Wie ermittele ich in der Flugleistungspolaren das beste Gleiten Was versteht man unter der Luftkraft Was versteht man unter stationärem Flug Was versteht man unter Mindestfahrt Wie verändert sich die Fluglage, wenn die Störklappen ausgefahren werden. Erkläre an Hand des Kräftediagramms

26 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Widerstandsarten Formwiderstand (Druckwiderstand) Reibungswiderstand Induzierter Widerstand Nebenwiderstand (Restwiderstand) Interferenzwiderstand

27 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Induzierter Widerstand Schiffmann7: Abb Schiffmann1: Abb 13

28 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann B727 Wirbelschleppe Animation

29 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Wirbelschleppen

30 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Wirbschleppe einer 747

31 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Auftriebsverteilung Schiffmann7: Abb

32 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Seitenverhältnis Schiffmann7: Abb

33 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Besondere Flugzustände Trudeln –Steiltrudeln –Flachtrudeln –Ausleiten Slip –Einleiten –Ausleiten –Gefahren

34 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Kurvenflug Schiffmann7: Abb

35 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Lastvielfache im Kurvenflug QuerneigungLastvielfachesFahrtzunahme 1 / cos 0°1,00 20°1,061,03 40°1.311,14 60°2,001,41 80°5,762,40 85°11,53,39

36 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Kurvenge- schwindigkeit Schiffmann7: Abb

37 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Lastvielfaches im Abfangbogen Lastvielfaches Schiffmann7: Abb

38 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Harte Landung

39 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Fragen 3 Welche Widerstandarten gibt es Wie läßt sich der induzierte Widerstand reduzieren Wie kommt es zum Trudeln, wie wird ausgeleitet Beschreibe den Slip Erkläre die Lastzunahme im Kurvenflug Erkläre warum sich die Mindestfahrt um 1,4 bei einer Kurve mit 60 Grad Schräglage erhöht Warum sackt ein mit Mindestflug anfliegendes Flugzeug im Abfangbogen durch

40 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Profil Merkmale Einstellwinkel Anstellwinkel Schiffmann7: Abb Schiffmann7: Abb

41 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Profilformen Bei zunehmendem Dickenverhältnis d/t steigt der Druckwiederstand Bei zunehmender Wölbung steigt der Höchstauftrieb Dickere Profile sind unempfindlicher gegen Änderung des Anstellwinkels Mit zunehmender Dickenrücklage vermindert sich der Reibungswiderstand Schiffmann7: Abb

42 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Nurflügler Mü5 Spannweite 13,4m Flügelfläche 11m² Streckung 16,4 Flächenbelastung 12,3 kg/m² Gesamtlänge 2m Rüstgewicht 55kp Fluggewicht 135kp

43 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Schränkung Strömungsabriß erfolgt zunächst innen Die Querruderwirkung bleibt erhalten Schiffmann7: Abb Schiffmann7: Abb

44 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Flächenbelastung Fluggewicht G / Flügelfläche F kp/m Kleine Flächenbelastung: geringes Sinken, besserer Langsamflug Hohe Flächenbelastung: bessere Gleitzahl bei hohen Geschwindigkeiten, besserer Schnellflug 2

45 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Belastungs- probe Belastung mit 2,5 Tonnen, um ein Lastvielfaches von 5.3 g zu simulieren. Da die Flügelaufbau symetrisch ist, genügt der Nachweis der negativen G-Belastung auch für den Nachweis bei positiver G- Belastung.

46 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Flight Envelope und Manövergeschwindigkeit V A Strukturschaden Strukturbruch Vorsichts- bereich Lastviel- faches Geschwindigkeit (IAS) Va hohes Gewicht Mindestfahrt Normal envelope Va geringes Gewicht Strömungsabriß V NE V NO VSVS Maximal zul. Last- vielfaches Va verringert sich bei vermindertem Fluggewicht V S0 Flap envelope Stationärer Flug bei 1 G Bereich nicht anliegender Strömung Rückenflug Bereich

47 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Querruder Schiffmann7: Abb

48 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Höhenruder Schiffmann7: Abb

49 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Seitenruder Schiffmann7: Abb

50 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Massenausgleich Verlagerung des Ruderschwerpunkts in die Achse Aerodynamischer Massenausgleich Verringerung der Ruderkräfte Schiffmann7: Abb Schiffmann7: Abb

51 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Wölb-, Spreiz- und Störklappen Wölb- und Spreizklappen verändern das Profil und damit auch den Einstellwinkel Verbessern das Landeverhalten, Verbessern die Schnellflugeigenschaften Störklappen vermindern den Auftrieb und erhöhen den Widerstand Dienen zur Steuerung des Gleitwegs Vermeidung unerwünschter hoher Geschwindigkeit (z.B. F-Schlepp) Schiffmann7: Abb Schiffmann7: Abb

52 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Trimmung Federtrimmung Trimmung kann nicht falsche Beladung ausgleichen! Schiffmann7: Abb Schiffmann7: Abb

53 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Stabilität Schiffmann7: Abb Schiffmann7: Abb

54 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Flugstabilität Flügelpfeilung Rumpflänge V Form der Flächen Schwerpunkt relativ zu Flächen Druckpunktstabilität Schiffmann7: Abb

55 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Fragen 4 Wann kann eine Ruderumkehrwirkung eintreten Wie bezeichnet man die Bewegungsachsen eines Flugzeuges Was versteht man unter dem negativen Wendemoment Wie nennt man das Verhältnis zwischen Scheingewichtskraft und Gewichtskraft Welche Kräfte wirken auf das Flugzeug ein Erkläre den Unterschied zwischen Wölb- und Störklappen wie erreicht man Stabilität um die Längsachse

56 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Technik Flugzeugkunde

57 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Einteilung der Luftfahrzeuge Luftfahrzeuge Leichter als LuftSchwerer als LuftBallistische LFZ Motorgetriebene Flugzeuge Motorlose Flugzeuge Drehflügler Starrflügler Motorsegler UL-Flugzeuge Segelflugzeuge Drachen Fallschirme Ballone Luftschiffe Raketen Raumgleiter

58 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Bauformen Tiefdecker: SF 25, DR400 Mitteldecker: ASK13, Astir Schulterdecker: Ka8, Ka6 Hochdecker: Lo100 Bauweise Holzbauweise: Ka6 Metallbauweise: Blanik Gemischtbauweise: ASK13, Ka8 Kunststoffbauweise: Mistral, Astir Schiffmann7: Abb

59 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Konstruktionsgruppen Flugzeug FlugwerkTriebwerkAusrüstung Rumpfwerk Tragwerk Leitwerk Steuerwerk Fahrwerk Motor Propeller Kraftstoffanlage Mindestausrüstung Sonderausrüstung

60 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Rumpfwerk Gerüstbauweise Schalenbauweise Die veraltete Gitterbauweise ist hier nicht gezeigt Schiffmann7: Abb Schiffmann7: Abb 4.2.7

61 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Das Tragwerk Schiffmann7: Abb Schiffmann7: Abb 4.2.8

62 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Leitwerk Schiffmann7: Abb Schiffmann7: Abb

63 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Differenziertes Querruder Schiffmann7: Abb

64 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Achsen Hochachse (Gieren) Längsachse (Rollen) Querachse (Nicken) Im Schnittpunkt der drei Achsen liegt der Schwerpunkt Schiffmann1: Abb 39

65 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Konstruktion und Sicherheit Bedienungskomfort Hebelfarben, Pedaleinstellung, Sitzeinstellung,Fahrwerkssignal, Überziehwarnung - Ausschaltung menschlichen Versagens - Flugstabilität Schränkung, Stabilität Redundanz Stopmuttern, Kronenmuttern, Splinte, Fokkernadeln, doppelte Zündanlage - Ausschaltung technischen Versagens - Schutz des Piloten Stabiler Rumpf, Splitterfreiheit, Federung, Fahrwerkskonstruktion

66 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Fragen 5 Was versteht man unter einer Torsionsnase Welchen Zweck hat die Diefferenzierung des Querruders Ordne die Ruder den Drehachsen zu Was versteht man unter einem ungedämpftem Ruder

67 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Was so alles fliegt

68 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Technik Das Flugklare Flugzeug

69 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Das Flugklare Flugzeug Kenntnis der Flugdaten aus dem Flughandbuch Vorflugkontrolle Flugzeugpapiere Beladung Startcheck

70 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Beladung Leergewicht Rüstgewicht Fluggewicht Mindestgewicht Höchstzulässiges Abfluggewicht Beladeplan

71 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Nicht immer zeigen sich Beladungsfehler so deutlich

72 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Schwerpunktlage Ermittlung der Leermasse und der Leermassen- schwerpunktlage + Schiffmann7: Abb Schiffmann7: Abb 4.4.4

73 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Schwerpunktberechnung Abstand der Station vom Bezugspunkt (Flughandbuch) Gewicht der Station Das Moment ergibt sich aus Gewicht*Hebel Vorderste Schwerpunktlage Hinterste Schwerpunktlage Schwerpunkt = Gesammtmoment / Gesammtgewicht Maximales Gesammtgewicht Gesammtgewicht Die Daten zum Leergewicht stehen im Flughandbuch BP Vorderer Sitz Bezugspunkt Zulässiger Schwerpunktsbereich Hinterer Sitz Leergewichtsschwerpunkt

74 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Fragen Aerodynamik Wann spricht man von Abreißen der Strömung? Der Widerstand eines Körpers ist abhängig von? Den durch Druckausgleich an den Flügelenden entstehenden Widerstand nennt man? Welche Faktoren bestimmen den Auftrieb Wie verhalten sich Mindestgeschwindigkeit und Gleitwinkel bei Ausfahren der Störklappen Was versteht man unter Luftkraft Was ist bei einer Steilkurve zu beachten Inwiefern ist die Mindestfahrt von Flächenbelastung und Klappenstellung abhängig Was versteht man unter Druckpunkt bzw Staupunkt Die Steuerung um die Querachse erfolgt mit Hilfe? Wann kann eine Ruderumkehrwirkung eintreten Welche Stellung des Trimmruders bewirkt Kopflastigkeit Welche Hebel haben die Farben Rot, Blau und Grün Was versteht man unter der Manövergeschwindigkeit Was ist für die Beladung eines Flugzeuges entscheident Erkläre Leermasse, Rüstmasse, Flugmasse, Zuladung

75 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Aufgabe: Grenzschicht Ordne zu: Ablösepunkt, Staupunkt, Umschlagpunkt

76 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Aufgabe: Polare Ordne zu: Bestes Gleiten Rückenflug Schnellflug Auftriebslos Strömungsabriß

77 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Aufgabe: Flugleistungspolare 2 Ordne zu: Geschwindigkeit des besten Gleitens Geschwindigkeit des geringsten Sinkens

78 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Zuladung Welche Zuladung ist bei einem Leergewicht von 260 kg und einem Wasserballast von 90 ltr maximal zulässig

79 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Cockpit einer A319


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