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NO COPY – www.fliegerbreu.de 1 Technik AFlugzeugkunde AFlugzeugkunde B3Aerodynamik B3Aerodynamik CTriebwerkkunde CTriebwerkkunde DPropeller DPropeller.

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Präsentation zum Thema: "NO COPY – www.fliegerbreu.de 1 Technik AFlugzeugkunde AFlugzeugkunde B3Aerodynamik B3Aerodynamik CTriebwerkkunde CTriebwerkkunde DPropeller DPropeller."—  Präsentation transkript:

1 NO COPY – 1 Technik AFlugzeugkunde AFlugzeugkunde B3Aerodynamik B3Aerodynamik CTriebwerkkunde CTriebwerkkunde DPropeller DPropeller EInstrumentenkunde EInstrumentenkunde FFlugleistungen FFlugleistungen GBeladung und Schwerpunkt GBeladung und Schwerpunkt

2 NO COPY – 2 Ruderwirkungen Querruder Schiffmann7: Abb Einige der Abbildungen wurden aus folgenden Bänden entnommen: Schiffmann1: "Der Privatflugzeugführer", Band 1, Technik I, 1977 Schiffmann3: "Der Privatflugzeugführer", Band 3, Technik II, 1977 Schiffmann4A: "Der Privatflugzeugführer", Band 4A, Flugnavigation, 1979 Schiffmann7: "Der Segelflugzeugführer", Band 7, 1997 Hesse3: Flugnavigation, 1976 Hesse4: Der Segelflugzeugführer, 1975

3 NO COPY – 3 Querruderumkehrwirkung Beim Langsamflug haben die Tragflügel bereits einen sehr großen Anstellwinkel Beim Langsamflug haben die Tragflügel bereits einen sehr großen Anstellwinkel Erfolgt ein Querruderausschlag, so wird durch das nach unten ausgeschlagene Querruder auf seiner Seite der Anstellwinkel noch weiter erhöht. Folge Erfolgt ein Querruderausschlag, so wird durch das nach unten ausgeschlagene Querruder auf seiner Seite der Anstellwinkel noch weiter erhöht. Folge –Abreißen der Strömung –Verlust des Auftriebes –Zusätzlicher Widerstand –Flugzeug kippt mit einer Drehung um die Hochachse entgegengesetzt dem gegebenen Querruderausschlag seitlich ab Querruder bei herabgesetzter Geschwindigkeit mit Vorsicht betätigen Querruder bei herabgesetzter Geschwindigkeit mit Vorsicht betätigen

4 NO COPY – 4 Negatives Wendemoment Die Steuerung mit dem Querruder bleibt nicht ohne Nebenwirkung Die Steuerung mit dem Querruder bleibt nicht ohne Nebenwirkung –Gehobene Fläche erzeugt durch das nach unten ausgeschlagene Ruder größeren Auftrieb und –damit einen größeren Widerstand Folge: Angehobene Fläche bleibt zurück und die gesenkte eilt vor Angehobene Fläche bleibt zurück und die gesenkte eilt vor Abhilfe: Differenziertes Querruder Abhilfe: Differenziertes Querruder

5 NO COPY – 5 Höhenruder Schiffmann7: Abb

6 NO COPY – 6 Seitenruder Schiffmann7: Abb

7 NO COPY – 7 Schieberollmoment – oder Wenderollmoment Ein Steuerimpuls mit dem Seitenruder bleibt ebenfalls nicht ohne Nebenwirkung: Ein Steuerimpuls mit dem Seitenruder bleibt ebenfalls nicht ohne Nebenwirkung: –z. B. Seitenruder nach links leitet zwar ein Eindrehen nach links ein, das Lfz. jedoch –schiebt mit dem voreilenden Flügel nach Außen (Die Kugel in der Libelle wandert ebenfalls nach außen) –Das Lfz. zeigt jedoch ohne Betätigung der Querruder die Tendenz zu einer Rollbewegung nach dem Kurveninneren. Dieses Wenderollmoment ist darauf zurückzuführen, dass der voreilende Flügel bei einer Drehung um die Hochachse eine größere Geschwindigkeit und damit einen höheren Auftrieb erhält. Die kurvenäußere Fläche wird angehoben.

8 NO COPY – 8 Kräfte im Kurvenflug Jede Kurve bringt aerodynamische Verluste und verursacht je nach der Schräglage Jede Kurve bringt aerodynamische Verluste und verursacht je nach der Schräglage –Zunehmenden Höhenverlust und –Die zusätzliche Zentrifugalkraft zum Gewicht (K) muss durch zusätzlichen Auftrieb (wird entweder erzeugt durch Ziehen des Höhenruders oder durch Erhöhen der Leistung) ausgeglichen werden. –Zentrifugalkraft (Z) > Zentripedalkraft (ZK) Flugzeug schiebt –Z < ZK Flugzeug schmiert

9 NO COPY – 9 Lastvielfaches Das Lastvielfache ist ein Faktor, um welches das Normalgewicht größer ist, oder um wieviel die auftretende Beschleunigung größer ist. Normale Schwerkraft: 9,81 m/s 2 = 1 G Das Lastvielfache ist ein Faktor, um welches das Normalgewicht größer ist, oder um wieviel die auftretende Beschleunigung größer ist. Normale Schwerkraft: 9,81 m/s 2 = 1 G Normalflugzeug +3,8g / -1,52g (Kunstflug verboten) Turbulenzen können bereits im Reiseflug Lastvielfaches erzeugen. Volle Ruderausschläge sind bei Überschreitung der Manövergeschwindigkeit zu unterlassen Normalflugzeug +3,8g / -1,52g (Kunstflug verboten) Turbulenzen können bereits im Reiseflug Lastvielfaches erzeugen. Volle Ruderausschläge sind bei Überschreitung der Manövergeschwindigkeit zu unterlassen

10 NO COPY – 10 Kräfte im Kurvenflug Schiffmann7: Abb

11 NO COPY – 11 G1=1000 kg A G1 NKNKNKNK Etwas Mathematik dazu: Auftriebsformel: V2V2V2V2 A=G= 2 V2V2V2V2 * CACACACA * F Umstellung nach V2V2V2V2 = G2 *F CACACACA * * = * * v * F CACACACA G2 v * = * * * F CACACACA G2 NKNKNKNK Stall Geradeausflug: Stall Kurvenflug: = V STK V ST * NKNKNKNK Stall Kurvenflug vereinfacht: = V STK V ST * 1 cos cos =G1* Ankathete Hypotenuse = G1 NKNKNKNK Umstellung nach N K =1= cos cos NKNKNKNK 1 0°11 45°0,7071,41 60°0,52 75°0,2593,86 cos cos 1 Beispiel mit einer V ST von 42 KT im Geradeausflug und 60° Schräglage: 42 V ST(K) = * 2 42 = * 1,41 = 59 Kt =

12 NO COPY – 12 Lastvielfache im Kurvenflug QuerneigungLastvielfachesFahrtzunahme 1 / cos 1 / cos 0°1,001,00 20°1,061,03 40°1.311,14 60°2,001,41 80°5,762,40 85°11,53,39

13 NO COPY – 13 Kurvenge- schwindigkeit Schiffmann7: Abb

14 NO COPY – 14 Lastvielfaches im Abfangbogen Lastvielfaches Schiffmann7: Abb

15 NO COPY – 15 Harte Landung

16 NO COPY – 16 Fragen Welche Widerstandsarten gibt es? Wie läßt sich der induzierte Widerstand reduzieren? Wie kommt es zum Trudeln, wie wird ausgeleitet? 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 zu geringer Fahrt anfliegendes Flugzeug im Abfangbogen durch?

17 NO COPY – 17 Flächenbelastung Teilt man das Fluggewicht durch den Flächeninhalt des Tragflügel, so erhält man die Flächenbelastung G/F in kp/m 2 Teilt man das Fluggewicht durch den Flächeninhalt des Tragflügel, so erhält man die Flächenbelastung G/F in kp/m 2 Die Flächenbelastung steht im Zusammenhang mit der Fluggeschwindigkeit Die Flächenbelastung steht im Zusammenhang mit der Fluggeschwindigkeit Je größer das Fluggewicht und damit die Flächenbelastung, desto größer muss auch die Fluggeschwindigkeit sein, um den tragenden Auftrieb dem Fluggewicht mindestens gleich zu machen. Auch die Umkehr dieses Satzes ist richtig: Je größer das Fluggewicht und damit die Flächenbelastung, desto größer muss auch die Fluggeschwindigkeit sein, um den tragenden Auftrieb dem Fluggewicht mindestens gleich zu machen. Auch die Umkehr dieses Satzes ist richtig: Je größer die Geschwindigkeit des Lfz. sein soll, desto größer muss auch die Flächenbelastung sein. Je größer die Geschwindigkeit des Lfz. sein soll, desto größer muss auch die Flächenbelastung sein. Segelflugzeuge erreichen durch Wasserbalast größere Geschwindigkeiten. Andererseits erleiden sie durch die große Flächenbelastung bei engen Kurven starke Steigverluste Segelflugzeuge erreichen durch Wasserbalast größere Geschwindigkeiten. Andererseits erleiden sie durch die große Flächenbelastung bei engen Kurven starke Steigverluste

18 NO COPY – 18 Flächenbelastung Fluggewicht G / Flügelfläche F kp/m 2 Kleine Flächenbelastung: - geringes Sinken (große Profildicke, Nachteil: langsam, - besserer Langsamflug (Thermiksegeln) Hohe Flächenbelastung: - bessere Gleitzahl bei hohen Geschwindigkeiten (dünne, wenig gewölbte Profile) - -besserer Schnellflug, aber weniger Auftrieb u. größeres Sinken - -Bei Segelflugzeug 20kg/m 2, bei DC3 160 kg/m 2 - -Bei Jumbo-Jet B kg/m 2

19 NO COPY – 19 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.

20 NO COPY – 20 Flight Envelope und Manövergeschwindigkeit V A Flight Envelope und Manövergeschwindigkeit V A Strukturschaden Strukturbruch Vorsichts- bereich Lastviel- faches Geschwindigkeit (IAS) V A hohes Gewicht Mindestfahrt Normal envelope V A geringes Gewicht Strömungsabriss V NE V NO VSVS Maximal zul. Last- vielfaches V A verringert sich bei vermindertem Fluggewicht V S0 Flap envelope Stationärer Flug bei 1 G Bereich nicht anliegender Strömung Rückenflug Bereich

21 NO COPY – 21 Trimmung Die Trimmung wird benötigt, um Lastveränderungen aerodynamisch auszugleichen Die Trimmung wird benötigt, um Lastveränderungen aerodynamisch auszugleichen Für die Trimmung um die Querachse gibt es zwei Möglichkeiten: Für die Trimmung um die Querachse gibt es zwei Möglichkeiten: –Gewichtstrimmung durch verschieben von Trimmgewichten oder Trimmtanks –Rudertrimmung Bei der Rudertrimmung werden kleine, in die Ruder eingebaute Hilfsklappen verwendet, die vom Piloten während des Fluges verstellt werden können. Anmerkung: Bügelkanten können nur am Boden verstellt werden. Bei größeren Flugzeugen gibt es auch für das Seiten- und Querruder eine Trimmung.

22 NO COPY – 22 Trimmung / Massenausgleich Massenausgleich Verlagerung des Ruderschwerpunkts in die Achse Aerodynamischer Massenausgleich Verringerung der Ruderkräfte Schiffmann7: Abb Schiffmann7: Abb

23 NO COPY – 23 Trimmung Federtrimmung Trimmung kann nicht falsche Beladung ausgleichen ! Schiffmann7: Abb Schiffmann7: Abb

24 NO COPY – 24 Trimmlagen schwanzlastig kopflastig Nosedown Noseup SteigflugSinkflug

25 NO COPY – 25 Stabilität =Verhalten des Lfz. gegenüber Störungen im Flug Statisch Statisch –Stabil = d. h. immer durch die 0-Lage –Labil = d. h. kehrt nicht mehr in die 0-Lage zurück –Statisch indifferent= d. h. der Körper oder Gegenstand geht aus der 0-Lage heraus, die Bewegung baut sich jedoch nicht auf Dynamisch Dynamisch –Stabil = Amplitude wird kleiner –Labil = Amplitude wird größer –Indifferent = Amplitude bleibt gleich Dynamische Stabilität setzt immer statische Stabilität voraus!

26 NO COPY – 26 Stabilität Schiffmann7: Abb Schiffmann7: Abb

27 NO COPY – 27 Längsstabilität Stabilität um die Querachse wird mit dem eigenstabilen Teil des Höhenleitwerkes, der Höhenflosse erreicht Stabilität um die Querachse wird mit dem eigenstabilen Teil des Höhenleitwerkes, der Höhenflosse erreicht Über die Anstellwinkeldifferenz und den Hebelarm des Rumpfes wird eine Dämpfung und Begrenzung der Druckpunktwanderung erreicht Über die Anstellwinkeldifferenz und den Hebelarm des Rumpfes wird eine Dämpfung und Begrenzung der Druckpunktwanderung erreicht

28 NO COPY – 28 Querstabilität Stabilität um die Längsachse ist dann gegeben, wenn das Flugzeug um die Längsachse auftretende Störungen ohne Eingreifen des Piloten selbst ausgleicht Stabilität um die Längsachse ist dann gegeben, wenn das Flugzeug um die Längsachse auftretende Störungen ohne Eingreifen des Piloten selbst ausgleicht Konstruktives Mittel: V-Form der Tragflächen Konstruktives Mittel: V-Form der Tragflächen

29 NO COPY – 29 Kursstabilität Die Kursstabilität, auch Richtungsstabilität genannt (=Stabilität um die Hochachse), ist dann gegeben, wenn das Flugzeug um die Hochachse auftretende Störungen, ohne Korrektur durch den Piloten ausgleicht. Die Kursstabilität, auch Richtungsstabilität genannt (=Stabilität um die Hochachse), ist dann gegeben, wenn das Flugzeug um die Hochachse auftretende Störungen, ohne Korrektur durch den Piloten ausgleicht. Über den Windfahneneffekt des Seitenleitwerks wird eine Rückführung der Maschine in die ursprüngliche Richtung erreicht. Über den Windfahneneffekt des Seitenleitwerks wird eine Rückführung der Maschine in die ursprüngliche Richtung erreicht. Konstruktiv: Pfeilung der Tragflächen Die voreilende Fläche erzeugt durch die vergrößerte Stirnfläche mehr Widerstand. Bei der zurückbleibenden Fläche ist die Wirkung umgekehrt Konstruktiv: Pfeilung der Tragflächen Die voreilende Fläche erzeugt durch die vergrößerte Stirnfläche mehr Widerstand. Bei der zurückbleibenden Fläche ist die Wirkung umgekehrt Beide Wirkungen addieren sich und drehen das Flugzeug wieder, bis die alte Richtung erreicht wird. Beide Wirkungen addieren sich und drehen das Flugzeug wieder, bis die alte Richtung erreicht wird.

30 NO COPY – 30Flugstabilität Flügelpfeilung Rumpflänge V Form der Flächen Schwerpunkt relativ zu Flächen Druckpunktstabilität Schiffmann7: Abb

31 NO COPY – 31 Besondere Flugzustände Trudeln – – Steiltrudeln – – Flachtrudeln – – Ausleiten Slip – – Einleiten – – Ausleiten – – Gefahren

32 NO COPY – 32 Fragen 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 Fowlerklappen? Wie erreicht man Stabilität um die Längsachse?

33 NO COPY – 33 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? Was versteht man unter Luftkraft? Was ist bei einer Steilkurve zu beachten? 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? Was versteht man unter der Manövergeschwindigkeit?

34 NO COPY – 34 Frage zur Grenzschicht Ordne zu: Ablösepunkt ( ), Staupunkt ( ), Umschlagpunkt ( )

35 NO COPY – 35 Frage zur: Polare Ordne zu: - Bestes Gleiten - Rückenflug - Schnellflug - Auftriebslos - Strömungsabriss

36 NO COPY – 36 Aufgabe: Flugleistungspolare 2 Ordne zu: - Geschwindigkeit des besten Gleitens - Geschwindigkeit des geringsten Sinkens

37 NO COPY – 37 Technik Nächster Themenblock: Flugzeugkunde Flugzeugkunde Aerodynamik Aerodynamik Triebwerkkunde Triebwerkkunde Propeller Propeller Instrumentenkunde Instrumentenkunde Flugleistungen Flugleistungen Gewicht und Schwerpunkt Gewicht und Schwerpunkt


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