Aerodynamik Flugzeugkunde Instrumentenkunde Das Flugklare Flugzeug

Präsentation zum Thema: "Aerodynamik Flugzeugkunde Instrumentenkunde Das Flugklare Flugzeug"—  Präsentation transkript:

1 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

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

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

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

5 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

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

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

8 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

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

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

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

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

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

14 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 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

15 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

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

17 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 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

18 Erkläre dieses Phänomen
Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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

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Concorde Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Flugleistungspolare Technik Schiffmann7: Abb Frank-Peter Schmidt-Lademann

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

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

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

25 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

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

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

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B727 Wirbelschleppe Animation Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Wirbelschleppen Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Wirbschleppe einer 747 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Auftriebsverteilung Schiffmann7: Abb Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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

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

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Kurvenflug Schiffmann7: Abb Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

35 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

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

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

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Harte Landung Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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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

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

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Profilformen Schiffmann7: Abb 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

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Nurflügler Mü5 Spannweite ,4m Flügelfläche m² Streckung ,4 Flächenbelastung 12,3 kg/m² Gesamtlänge m Rüstgewicht kp Fluggewicht kp Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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

44 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

45 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

46 “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

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Querruder Schiffmann7: Abb Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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

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

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

51 Wölb-, Spreiz- und Störklappen
Wölb- und Spreizklappen verändern das Profil und damit auch den Einstellwinkel Verbessern das Landeverhalten, Verbessern die Schnellflugeigenschaften Schiffmann7: Abb 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

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

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

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

55 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

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

57 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

58 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 Technik Frank-Peter Schmidt-Lademann

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

60 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

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

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

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

64 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

65 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

66 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

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

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

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

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

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

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

73 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

74 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

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

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

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

78 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

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