Aerodynamik Flugzeugkunde Instrumentenkunde Das Flugklare Flugzeug 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 4A, Flugnavigation, 1979 Schiffmann7: "Der Segelflugzeugführer", Band 7, 1997 Hesse3: Hesse3, Flugnavigation, 1976 Hesse4: Hesse4, Der Segelflugzeugführer, 1975 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Technik Aerodynamik Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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

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

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

Ablösung der Grenzschicht Schiffmann7: Abb 4.1.24 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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

Die Auftriebskruft entsteht durch Umlenkung der Luftteilchen 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. Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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

Entstehung der Zirkulation Schiffmann7: Abb 4.1.13 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Druckverlauf 2 3 1 3 Technik Schiffmann7: Abb 4.1.14 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Druckpunktwanderung Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Schiffmann7: Abb 4.1.15

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

Auftriebs/Widerstandsformel Form abhängig von der Anströmrichtung Fläche in Strömungsrichtung FA Luftdichte Quadrat der Geschwindigkeit Form abhängig von der Anströmrichtung Fläche quer zur Strömungsrichtung FW Luftdichte Quadrat der Geschwindigkeit A=CA*FA* *r*v 2 1 Schiffmann7: Abb 4.1.18 W=Cw*Fw* *r*v 2 1 Staudruck A=CA*FA*q q= r*v 2 1 W=Cw*Fw*q Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Auftriebs/Widerstandsformel Geschwindigkeit Fläche Fläche A=CA*FA* *r*v 2 1 W=Cw*Fw* *r*v 2 1 Auftriebs-beiwert Widerstands-beiwert Simulation Luftdichte Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Lilienthal-Polare Schiffmann7: Abb 4.1.19 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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 10000 m Höhe gegenüber NN Mit welchem Anstellwinkel fliege ich stationär bei doppelter Mindestfahrt wie verändert sich der Staudruck bei Verdoppelung der Geschwindigkeit Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Erkläre dieses Phänomen Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Unterdruckphänomen Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Concorde Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Flugleistungspolare Technik Schiffmann7: Abb 4.1.22 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Polare und Gewicht Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Kräfte im Gleitflug Schiffmann7: Abb 4.1.17 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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

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 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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

Induzierter Widerstand Schiffmann1: Abb 13 Schiffmann7: Abb 4.1.25 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann B727 Wirbelschleppe Animation Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Wirbelschleppen Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Wirbschleppe einer 747 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Auftriebsverteilung Schiffmann7: Abb 4.1.30 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Seitenverhältnis Schiffmann7: Abb 4.1.31 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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

Frank-Peter Schmidt-Lademann Kurvenflug Schiffmann7: Abb 4.1.42 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Lastvielfache im Kurvenflug Querneigung Lastvielfaches Fahrtzunahme a 1 / cos a Ö1 / cos a 0° 1,00 20° 1,06 1,03 40° 1.31 1,14 60° 2,00 1,41 80° 5,76 2,40 85° 11,5 3,39 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Kurvenge-schwindigkeit Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Schiffmann7: Abb 4.1.43

Lastvielfaches im Abfangbogen Schiffmann7: Abb 4.1.48 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Harte Landung Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Profil Merkmale Einstellwinkel Anstellwinkel Schiffmann7: Abb 4.1.49 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Schiffmann7: Abb 4.1.50

Frank-Peter Schmidt-Lademann Profilformen Schiffmann7: Abb 4.1.51 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 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Schränkung Schiffmann7: Abb 4.1.56 Schiffmann7: Abb 4.1.57 Strömungsabriß erfolgt zunächst innen Die Querruderwirkung bleibt erhalten 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 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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. Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

“Flight Envelope” und Manövergeschwindigkeit VA Va verringert sich bei vermindertem Fluggewicht VS VNO VS0 Flap envelope VNE -1 -2 -3 -4 1 2 3 4 5 6 7 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 Va geringes Gewicht Strukturbruch Maximal zul. Last-vielfaches Strukturschaden Va hohes Gewicht Normal envelope Strömungsabriß Lastviel-faches Bereich nicht anliegender Strömung Vorsichts-bereich Stationärer Flug bei 1 G Mindestfahrt Bereich nicht anliegender Strömung Rückenflug Bereich Strukturschaden Strukturbruch Geschwindigkeit (IAS) Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Querruder Schiffmann7: Abb 4.1.65 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Höhenruder Schiffmann7: Abb 4.1.66 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Seitenruder Schiffmann7: Abb 4.1.67 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Massenausgleich Massenausgleich Aerodynamischer Massenausgleich Verlagerung des Ruderschwerpunkts in die Achse Aerodynamischer Massenausgleich Verringerung der Ruderkräfte Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Schiffmann7: Abb 4.1.69 Schiffmann7: Abb 4.1.70

Wölb-, Spreiz- und Störklappen Wölb- und Spreizklappen verändern das Profil und damit auch den Einstellwinkel Verbessern das Landeverhalten, Verbessern die Schnellflugeigenschaften Schiffmann7: Abb 4.1.36 Störklappen vermindern den Auftrieb und erhöhen den Widerstand Dienen zur Steuerung des Gleitwegs Vermeidung unerwünschter hoher Geschwindigkeit (z.B. F-Schlepp) Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Schiffmann7: Abb 4.1.37

Frank-Peter Schmidt-Lademann Trimmung Federtrimmung Schiffmann7: Abb 4.1.71 Schiffmann7: Abb 4.1.72 Schiffmann7: Abb 4.1.72 Trimmung kann nicht falsche Beladung ausgleichen! Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Stabilität Schiffmann7: Abb 4.1.74 Schiffmann7: Abb 4.1.73 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Flugstabilität Druckpunktstabilität Flügelpfeilung Rumpflänge V Form der Flächen Schwerpunkt relativ zu Flächen Schiffmann7: Abb 4.1.75 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Frank-Peter Schmidt-Lademann Technik Flugzeugkunde Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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

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 4.2.1-3 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Konstruktionsgruppen Flugzeug Flugwerk Triebwerk Ausrüstung Rumpfwerk Tragwerk Leitwerk Steuerwerk Fahrwerk Motor Propeller Kraftstoffanlage Mindestausrüstung Sonderausrüstung Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Rumpfwerk Schalenbauweise Gerüstbauweise Schiffmann7: Abb 4.2.6 Die veraltete Gitterbauweise ist hier nicht gezeigt Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Schiffmann7: Abb 4.2.7

Frank-Peter Schmidt-Lademann Schiffmann7: Abb 4.2.8 Das Tragwerk Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Schiffmann7: Abb 4.2.9

Frank-Peter Schmidt-Lademann Leitwerk Schiffmann7: Abb 4.2.12 Schiffmann7: Abb 4.2.9 13 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

Differenziertes Querruder Schiffmann7: Abb 4.2.15 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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

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 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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

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

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

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

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

Schwerpunktlage Schiffmann7: Abb 4.4.2 Ermittlung der Leermasse und der Leermassen-schwerpunktlage + Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann Schiffmann7: Abb 4.4.4

Schwerpunktberechnung Vorderer Sitz Zulässiger Schwerpunktsbereich Bezugspunkt BP Hinterer Sitz Leergewichtsschwerpunkt Die Daten zum Leergewicht stehen im Flughandbuch 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 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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

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

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

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

Frank-Peter Schmidt-Lademann Cockpit einer A319 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann