Die vorliegende Powerpoint-Präsentation wurde erstellt von Raoul Severin, Hubschrauberpilot und Mitglied des Aeroclubs der 3 Grenzen unter Verwendung von.

Die vorliegende Powerpoint-Präsentation wurde erstellt von Raoul Severin, Hubschrauberpilot und Mitglied des Aeroclubs der 3 Grenzen unter Verwendung von Materialien aus eigener Sammlung sowie Material und Fragen aus den Schulungsunterlagen von Alfons Velz vom Aero-und Modellclub Feuervogel Büllingen

für angehende UL-Piloten
AERODYNAMIK für angehende UL-Piloten Einführung. Zusammensetzung der Luft. Flugzeugaufbau. Widerstand. Profil und Tragflügel. Der Auftrieb. Klappen. Polardiagramm. Kräfte am Flugzeug. Steuerung. Trimmung. Stabilität. Steigflug. Sinkflug. Gleitflug. Seitengleitflug. Kurvenflug. Langsamflug und Überziehen. Trudeln. © Raoul Severin

Aerodynamik = Lehre der Luftbewegung
Einführung Aerodynamik = Lehre der Luftbewegung Relativbewegung 4 Kräfte wirken auf ein Flugzeug 2 Stömungsformen: laminar, turbulent © Raoul Severin

Zusammensetzung der Luft
Physikalische Eigenschaften der Luft Standardatmosphäre Temperatur Ausdehnungsvermögen Kompressibilität 15° Celsius auf Meeresspiegelhöhe Ausdehnungskraft - 1,98° Celsius pro 1000 ft bis 11km Gewicht Ab 11 km Höhe konstant -56° Celsius Luftdruck Druck Viskosität 1013,25 hPa auf Meeresspiegelhöhe - 1 hPa je 30 ft bis ft Abnahme gleich © Raoul Severin

Gewichtskraft gesteuerte UL & Aerodynamisch gesteuerte UL
Flugzeugaufbau Gewichtskraft gesteuerte UL & Aerodynamisch gesteuerte UL Aerodynamischgesteuerte UL Gewichtskraftgesteuerte UL © Raoul Severin

Induzierter Widerstand
Formwiderstand Reibungswiderstand Induzierter Widerstand Interferenzwiderstand Gesamtwiderstand Hängt ab von der Größe der angeblasenen Fläche Hängt ab von der Form der angeblasenen Fläche © Raoul Severin

Erzeugt durch Abbremsen der Luft an der Oberfläche
Widerstand Reibungswiderstand Erzeugt durch Abbremsen der Luft an der Oberfläche Raue Oberfläche = hoher Reibungswiderstand Regentropfen, Schnee, Reifbelag verändern Profil Reifbelag = Gefahr © Raoul Severin

Induzierter Widerstand
Erzeugt durch Druckunterschied ober und unter Flügel Energieverlust Desto größer das Flugzeug, desto größer die Wirbel © Raoul Severin

Interferenzwiderstand
Jedes Einzelteil erzeugt Widerstand Summe der Widerstände ≠ Gesamtwiderstand Teile beeinflussen sich gegenseitig (negativ & positiv) © Raoul Severin

Strömungsgeschwindigkeit
Widerstand Gesamtwiderstand Hängt ab von: Angeströmte Fläche Strömungsgeschwindigkeit Anstellwinkel Luftdichte Formel: W = cw x ½ ρ x v² x S © Raoul Severin

Aerodynamische Vorrichtung
Profil und Tragflügel Aerodynamische Vorrichtung Günstige Reaktionen (Auftrieb, Widerstand) Profil: Querschnitt des Tragflügels direkt verantwortlich für Auftrieb und Widerstand hoher Auftrieb = hoher Widerstand geringer Auftrieb = geringer Widerstand © Raoul Severin

Profil und Tragflügel Tragflügel: Segel bei DPM Flügel bei ULM
© Raoul Severin

V-Stellung: Flügelenden nach oben oder unten
Profil und Tragflügel Pfeilung: V-Stellung: Flügelenden nach oben oder unten Flügelfläche: Profiltiefe x Spannweite Flügelstreckung und Seitenverhältnis Einstellwinkel, Einstellwinkeldifferenz Einstellwinkel nicht verstellbar Im Reiseflug = Flugzeug horizontal © Raoul Severin

Winkel zwischen Sehne und Flugrichtung (Strömung)
Profil und Tragflügel Anstellwinkel: Winkel zwischen Sehne und Flugrichtung (Strömung) Winkel ↑  Auftrieb ↑ © Raoul Severin

um gleichzeitigen Strömungsabriss zu vermeiden
Profil und Tragflügel Flügelschränkung: um gleichzeitigen Strömungsabriss zu vermeiden geometrische Flügelschränkung geometrische Flügelschränkung © Raoul Severin

Entstehung von Auftrieb
Luft umströmt ein Profil Luft wird nach unten abgelenkt Oben = Unterdruck, unten = Überdruck Unterdruck + Überdruck = Auftrieb Unterdruck + Überdruck = Auftrieb Volumen an Luft am Eingang = am Ausgang Geschwindigkeit am Eingang < am Ausgang Temperatur am Eingang > am Ausgang Druck am Eingang > am Ausgang © Raoul Severin

Gleiches Phänomen am Flügelprofil
Auftrieb Gleiches Phänomen am Flügelprofil Strömung: - teilt sich an Flügelvorderkante - trifft an Hinterkante wieder zusammen Oberhalb des Profils: - Geschwindigkeitszunahme - Entstehung eines Unterdrucks Unterhalb des Profils: - Geschwindigkeitsabnahme - Entstehung eines Übeerdrucks © Raoul Severin

hängt von Profilform ab
Auftrieb Größe des Auftriebs hängt von Profilform ab hängt vom Anstellwinkel ab hängt vom Geschwindigkeitsunterschied zwischen Ober- und –Unterseite ab hängt von der Luftdichte ab hängt von der Größe der Tragfläche ab Formel: A = ca x ½ ρ x v² x S Formel Widerstand: W = cw x ½ ρ x v² x S © Raoul Severin

Profiltiefe ist der Abstand zwischen Profilnase und Profilende
Flügelwurzel und Flügelende Profilunter- und Profiloberkante an der dicksten Stelle Profilunter- und Profiloberkante an der dünnsten Stelle © Raoul Severin

Der Anstellwinkel der Tragfläche ist außen kleiner als an der Wurzel.
Dies ist kennzeichnend für eine geometrische Schränkung V-Stellung Pfeilform aerodynamische Schränkung © Raoul Severin

Was ist das Seitenverhältnis eines Flügels? Das Verhältnis zwischen
Flügeltiefe und Spannweite mittlerer Flügeltiefe und Spannweite Flügeltiefe am Randbogen zu Flügeltiefe an der Wurzel Profildicke zu Flügeltiefe © Raoul Severin

Die Einstellwinkeldifferenz ist der Winkel
zwischen Anströmrichtung und Profilsehne der Tragfläche des Höhenruders zur Sehne der Höhenflosse der Tragflügelvorderkante zur Längsachse des Luftfahrzeugs zwischen Profilsehne der Tragfläche und Profilsehne des Höhenleitwerks © Raoul Severin

Eine Schwerpunktverschiebung im Flug gibt es im Sturzflug
bei keinem UL bei aerodynamischen UL bei gewichtskraftgesteuerten UL © Raoul Severin

Eine aerodynamische Steuerung bewirkt
eine Verschiebung des Schwerpunktes; der Druckpunkt bleibt eine Verschiebung des Druckpunktes; der Schwerpunkt bleibt eine Verschiebung von Druckpunkt zu Schwerpunkt keine Druckpunkt- und keine Schwerpunktverschiebung © Raoul Severin

In welche Richtung wirkt der Luftwiderstand
zusammen mit der Gewichtskraft nach unten entgegengesetzt dem Auftrieb immer parallel zur Längsachse des Luftfahrzeuges in Strömungsrichtung © Raoul Severin

Der Widerstand eines Körpers hängt ab von der Masse des Körpers
der Form des Körpers der Temperatur dem Werkstoff © Raoul Severin

Wie verändert sich der Luftwiderstand des Luftfahrzeuges bei
Verdoppelung der Geschwindigkeit? Er verdoppelt sich bleibt gleich vervierfacht sich verdreifacht sich Formel: A = ca x ½ ρ x v² x S © Raoul Severin

Formel: W = cw x ½ ρ x v² x S Formel: A = ca x ½ ρ x v² x S
Widerstand und Auftrieb hängen unter anderem von der Luftdichte ab. Wenn die Luftdichte größer wird werden Auftrieb und Widerstand kleiner größer mit dem Quadrat der Luftdichte kleiner nicht verändert Formel: W = cw x ½ ρ x v² x S Formel: A = ca x ½ ρ x v² x S © Raoul Severin

Der Widerstand eines Körpers ist abhängig von
Form, Material und Masse des Körpers Auftrieb, Form und Material Fläche, Staudruck und Temperatur Fläche, Luftdichte, Quadrat der Geschwindigkeit und Form Formel: W = cw x ½ ρ x v² x S © Raoul Severin

Im Horizontalflug wirken am Flugzeug vier Kräfte.
Welche Kraft wirkt dem Schub entgegen? Widerstand Gewichtskraft Auftrieb Motorleistung © Raoul Severin

Unter Grenzschicht versteht man
die Verwirbelungen an der Oberfläche eines Körpers die Luftschicht, in der die Strömungsgeschwindigkeit bis zum Wert 0 an der Oberfläche eines Körpers abgebremst wird den Zirkulationsanteil der Tragflächenumströmung die Luftmoleküle, die hinter dem Umschlagpunkt Verwirbelungen erleiden © Raoul Severin

Welcher Körper gleichen Querschnitts hat den kleinsten Widerstand
bei gleicher Anströmgeschwindigkeit ebene Scheibe Stromlinienkörper hohle halbe Kugel volle Kugel © Raoul Severin

Aerodynamische Vorrichtungen die den Auftrieb erhöhen
Klappen Aerodynamische Vorrichtungen die den Auftrieb erhöhen Landeklappen erhöhen Auftrieb und Widerstand verringern Mindestfluggeschwindigkeit verringern Landestrecke Störklappen erhöhen erheblich den Widerstand Segler, Passagierflugzeuge, Düsenjäger Vorflügel bewirken ein längeres Anliegen der Strömung © Raoul Severin

Formel: W = cw x ½ ρ x v² x S Formel: A = ca x ½ ρ x v² x S
Polardiagramm Auftrieb und Widerstand hängen voneinander ab Formel: W = cw x ½ ρ x v² x S Formel: A = ca x ½ ρ x v² x S © Raoul Severin

Gewicht (Schwerkraft)
Kräfte am Flugzeug Widerstand Gewicht (Schwerkraft) vom Druckpunkt in Anströmrichtung immer vom Schwerpunkt aus in Richtung Erdmittelpunkt Auftrieb Schub In Flugrichtung vom Druckpunkt aus im rechten Winkel zur Anblas- oder Anströmrichtung Druckpunkt = Schnittpunkt von Profilsehne mit Luftkraftresultierende Luftkraftresultierende = Summe von Auftrieb und Widerstand © Raoul Severin

Steuerung 3 Achsen © Raoul Severin

Querruder = am hinteren äußeren Teil des Flügels montiert
Steuerung Querrudersteuerung Querruder = am hinteren äußeren Teil des Flügels montiert © Raoul Severin

Höhenruder = horizontale Steuerfläche am Heck des Flugzeugs
Steuerung Höhenrudersteuerung Höhenruder = horizontale Steuerfläche am Heck des Flugzeugs © Raoul Severin

Seitenrudersteuerung
Seitenruder = vertikale Steuerfläche am Heck des Flugzeugs © Raoul Severin

ungewollte Auswirkungen auf andere Achsen
Steuerung Auswirkungen ungewollte Auswirkungen auf andere Achsen © Raoul Severin

Nimmt den Druck von den Steuerorganen
Trimmung Hilfe Nimmt den Druck von den Steuerorganen Hält das Flugzeug in eine vorgegebene Position © Raoul Severin

Statische und dynamische Stabilität
© Raoul Severin

Stabilität um die Querachse
© Raoul Severin

Stabilität um die Hochachse
© Raoul Severin

Stabilität um die Längsachse
© Raoul Severin

Wie werden die Achsen eines Luftfahrzeugs bezeichnet?
Längs-, Seiten-, Hochachse Längs-, Quer- und Hochachse Hoch- und Nickachse Längs- und Hochachse © Raoul Severin

Der Schwerpunkt ist der Punkt an dem
das schwerste Bauteil (Motor) liegt der Pilot sitzt die Summe aller Luftkräfte angreift die Summe aller Massenkräfte angreift © Raoul Severin

Stabilität um die Längsachse lässt sich erreichen durch:
Pfeilung der Tragflächen die aerodynamische Schränkung den aerodynamischen Ruderausgleich am Querruder Pfeilung in Verbindung mit Schränkung bzw. V-Form der Tragflügel und/oder tiefliegenden Masseschwerpunkt © Raoul Severin

Durch eine im Flug einstellbare Trimmung
wird der Schwerpunkt in den zulässigen Bereich gedrückt werden Bauungenauigkeiten korrigiert werden dauerhafte Steuerdrücke vermieden wird der Auftrieb erhöht © Raoul Severin

Eine Verlagerung des Schwerpunktes in Richtung der Längsachse
bewirkt bei einem gewichtskraftgesteuerten UL ein Nicken keine Drehbewegung eine Gieren ein Rollen © Raoul Severin

Wie wird die Stabilität eines Luftfahrzeuges um die Hochachse
bezeichnet? Seitenstabilität Querstabilität Längsstabilität Kursstabilität © Raoul Severin

Welche Kräfte wirken auf das Luftfahrzeug im Geradeausflug ein?
Auftrieb, Druck, Widerstand, Gewichtskraft Beschleunigung, Schub, Widerstand, Gewichtskraft Auftrieb, Widerstand, Schub, Gewichtskraft Auftrieb, Widerstand, Schub, Leergewichtskraft © Raoul Severin

Querstabilität ist erreichbar durch Querruder
durch Höhenruder und/oder Pfeilung in Verbindung mit Schränkung V-Stellung und/oder Pfeilung in Verbindung mit Schränkung S-Schlag-Profile © Raoul Severin

Ein UL geht durch eine Böe in einen leichten Steigflug über und senkt
dann die Nase, wobei Geschwindigkeit aufgeholt wird. Nach drei Bewegungen dieser Art fliegt das Luftfahrzeug wieder im Geradeausflug. Es ist um die Querachse dynamisch stabil um die Querachse statisch labil um die Querachse dynamisch indifferent um die Querachse dynamisch labil © Raoul Severin

Wie wird die Drehbewegung um die Längsachse bezeichnet Rollen Nicken
Gieren Driften © Raoul Severin

In welche Richtung wirkt der Luftwiderstand?
Zusammen mit der Gewichtskraft nach unten Entgegengesetzt dem Auftrieb Immer parallel zur Längsachse des Luftfahrzeuges In Strömungsrichtung © Raoul Severin

Wie wird das Drehen des Luftfahrzeuges um die Querachse bezeichnet?
Nicken Rollen Sinken Gieren © Raoul Severin

Die Strömungsgeschwindigkeit ist auf der Oberseite der Tragfläche
größer als auf der Unterseite kleiner als auf der Unterseite gleich groß vorhanden, auf der Unterseite nicht vorhanden © Raoul Severin

Wie wird die Stabilität eines Luftfahrzeuges um die Längsachse
bezeichnet? Längsstabilität Querstabilität Kursstabilität Seitenstabilität © Raoul Severin

Im Horizontalflug wirken am Flugzeug vier Kräfte.
Welche Kraft wirkt dem Schub entgegen? Widerstand Gewichtskraft Auftrieb Motorleistung © Raoul Severin

Das Trimmruder am Höhenruder ist nach oben ausgeschlagen.
Wie wirkt sich das auf die Lastigkeit des UL aus? Neutrale Stellung (Null-Stellung) Kopflastig getrimmt Schwanzlastig getrimmt Luftfahrzeug hängt nach links © Raoul Severin

Wie wird das Drehen um die Längsachse bezeichnet? Rollen Kippen Gieren
Schieben © Raoul Severin

Man braucht mehr Auftrieb:
Steigflug Wie? Man braucht mehr Auftrieb: Mehr Leistung  mehr Auftrieb Anstellwinkel muss vergrößert werden Höhenleitwerk nach unten, Nase nach oben © Raoul Severin

Schub  bringt Geschwindigkeitszunahme
FAZIT Schub  bringt Geschwindigkeitszunahme Schub  bringt Höhengewinn Was tun? Geschwindigkeit beihalten (Steuerknüppel ziehen) Konstante Steigrate Steiggeschwindigkeit steht im Flughandbuch Beste Steigrate = Größter Höhengewinn in kürzester Zeit Bester Steigwinkel = Größter Höhengewinn in kürzeste Entfernung Steigrate hängt zudem vom Gewicht ab © Raoul Severin

Steuerknüppel vorwärts  Nase nickt, V nimmt zu
Sinkflug Wie ? Schub   Auftrieb  Steuerknüppel vorwärts  Nase nickt, V nimmt zu © Raoul Severin

Schub  bringt Geschwindigkeitsabnahme
FAZIT Schub  bringt Geschwindigkeitsabnahme Schub  bringt Höhenverlust Was tun? Geschwindigkeit beihalten (Steuerknüppel drücken) Konstante Sinkgrate Sinkgeschwindigkeit unbedeutend Bei Landeanflug = Anfluggeschwindigkeit wichtig © Raoul Severin

= Verhältnis zwischen Höhenverlust und zurückgelegter Strecke
Gleitzahl = Verhältnis zwischen Höhenverlust und zurückgelegter Strecke Die Gleitzahl 1:8 bedeutet bei 1000m Höhenverlust werden 8000m zurückgelegt © Raoul Severin

Querruder und Seitenruder „kreuzen“
Seitengleitflug Wie? Querruder und Seitenruder „kreuzen“ d.h. Querruder rechts, Seitenruder links (oder umgekehrt) Wozu? Widerstand erhöhen Ersetzt Lande- oder Störklappen Beim Landeanflug um schnell Höhe zu verlieren © Raoul Severin

Auf das Flugzeug wirkende Kräfte sind in Kurven stärker
Je steiler die Kurve je stärker die Kräfte Belastungszunahme = Lastvielfache g = Abkürzung für Lastvielfache © Raoul Severin

Lastvielfache entsteht nicht durch hohe Zuladung
Jedes Flugzeug hat eine Maximalbelastung Sichere Lastvielfache steht im Flugzeughandbuch Bruchlast = Lastvielfache bei dem Gerät bricht © Raoul Severin

Anstellwinkel = maximal ± 15 °
Überziehen Anstellwinkel = maximal ± 15 ° Nahe dem Strömungsabriss Aufriebsverlust Dank Schränkung nicht sofort auf ganzer Fläche © Raoul Severin

steuerlose Absturzbewegung um Achse ≠ Hoch-, Quer-, Längsachse
Trudeln Was? steuerlose Absturzbewegung um Achse ≠ Hoch-, Quer-, Längsachse Drehung ± 1 x pro Sekunde keine Reaktion  Absturz Wie? Strömungsabriß auf einer Flügelhälfte Flugzeug rollt über den Flügel Was tun? volles Seitenruder entgegen gesetzt zur Drehbewegung Steuerknüppel leicht vor Mittelstellung Gas raus Wenn Drehung endet Seitenruder in Mittelstellung Flugzeug abfangen © Raoul Severin

Warum muss man Kurven mit erhöhter Geschwindigkeit fliegen?
Um in der Kurve nicht zu schieben Weil sich im Kurvenflug sonst die Querneigung ändern würde Um durch den erhöhten Auftrieb dem negativen Wendemoment entgegenzuwirken Um mit mehr Auftrieb das durch die Zentrifugalkraft erhöhte Gewicht auszugleichen © Raoul Severin

Vom Hersteller werden über die Leistung, Bedienung und die
Belastungsgrenzen des Luftfahrzeuges Angaben gemacht. Diese findet man im Betriebshandbuch Kennblatt (Luftfahrt-Bundesamt) Prospekt Bordbuch © Raoul Severin

Welche Kraft ist beim (motorlosen) Gleitflug gleich groß wie das
Gewicht des Luftfahrzeuges? Der Auftrieb Die Resultierende aus Auftrieb und Widerstand Die senkrechte Komponente des Auftriebs Die Resultierende aus Auftrieb und Geschwindigkeit © Raoul Severin

Der Anstellwinkel ist im Reiseflug größer als im Steigflug
kleiner als im Steigflug größer als beim Start gleichgroß wie im Sturzflug © Raoul Severin

Beim Kurvenflug wird immer
gleicher Auftrieb benötigt wie beim Geradeausflug doppelter Auftrieb benötigt gegenüber dem Geradeausflug mehr Auftrieb benötigt als beim Geradeausflug weniger Auftrieb benötigt, weil die Zentrifugalkraft einen Teil des Auftriebs ersetzt © Raoul Severin

ist unter Umständen schwer zu beenden tritt bei Kunstflug auf
Trudeln ist unter Umständen schwer zu beenden tritt bei Kunstflug auf ist eine schnelle Drehbewegung um die Querachse wird von jedem Luftfahrzeug selbstständig beendet © Raoul Severin

Was kann die Folge des Abreißens der Strömung an der Fläche in
einer Kurve sein? Sehr starker Steuerdruck Ein Schieben nach der Kurveninnenseite Ein Schieben nach der Kurvenaußenseite Trudeln © Raoul Severin

Wie ändern sich die aerodynamischen Verhältnisse bei Annäherung
an den überzogenen Flugzustand am Profil? Die Luftströmung schmiegt sich eng an das Profil der Flügeloberseite an Geschwindigkeit der Luftströmung verringert sich auf der Profiloberseite Luftströmung vermag der Profilwölbung auf der Oberseite nicht mehr zu folgen, es kommt zur Ablösung der Strömung Strömung an der Unterseite des Profils reißt ab © Raoul Severin

Für das in der Kurve ansteigende Gewicht des LFZ erhöht man den
Auftrieb durch erhöhte(n) Fluggeschwindigkeit Motorschub Gleitwinkel Anstellwinkel © Raoul Severin

Die Überziehgeschwindigkeit bleibt im Kurvenflug gleich
sinkt im Kurvenflug existiert im Kurvenflug nicht steigt im Kurvenflug © Raoul Severin

Wie nimmt die Trudelneigung eines Luftfahrzeuges zu? Sie nimmt zu wenn
der Schwerpunkt weit vorn liegt die Trimmung kopflastig eingestellt ist der Schwerpunkt weit hinten liegt die Trimmung schwanzlastig eingestellt ist © Raoul Severin

Die Geschwindigkeit des geringsten Sinkens ist
immer größer als die Geschwindigkeit des besten Gleitens meist größer als die Geschwindigkeit des besten Gleitens immer kleiner als die Geschwindigkeit des besten Gleitens meist kleiner als die Geschwindigkeit des besten Gleitens © Raoul Severin

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