Grundlagen des Fluges (eBook)

FRONTSEITE 1
INHALTSVERZEICHNIS 5
Vorwort des Verlags 13
GRUNDLAGEN DES FLUGES 15
01 00 00 Aerodynamik im Unterschallbereich 17
01 01 00 Grundlagen 17
01 01 01 Physikalische Grundgrößen und Gesetze 17
01 01 02 Strömungen und Strömungsfelder 32
01 01 03 Aerodynamische Kräfte und Momente bei Tragflügelprofilen 34
01 01 04 Parameter der Tragflügelprofile 37
01 01 05 Parameter der Tragflügel und Tragflügelformen 41
01 02 00 Zweidimensionale Strömung um einen Tragflügel 47
01 02 01 Zweidimensionales Strömungsmuster 47
01 02 02 Staupunkt 48
01 02 03 Druckverteilung 49
01 02 04 Druckpunkt und aerodynamisches Zentrum 51
01 02 05 Auftrieb und induzierter Abwind (Downwash) 52
01 02 06 Widerstand und Wirbelschleppe (Wake) 52
01 02 07 Einfluss des Anstellwinkels 53
01 02 08 Strömungsabriss bei hohem Anstellwinkel 54
01 02 09 Die Auftriebskurve 55
01 03 00 Koeffizienten 56
01 03 01 Auftrieb und Auftriebskoeffizient CL 56
01 03 02 Widerstand und Widerstandskoeffizient CD 59
01 04 00 Dreidimensionale Strömung um Tragflügel und Flugzeug 64
01 04 01 Dreidimensionales Strömungsmuster 64
01 04 02 Induzierter Widerstand 68
01 05 00 Aerodynamischer Widerstand 77
01 05 01 Parasitärer Widerstand 77
01 05 02 Parasitärer Widerstand und Auftriebsbeiwert 77
01 05 03 Induzierter Widerstand und Auftriebsbeiwert 78
01 05 04 Intentionally left blank 78
01 05 05 Gesamtwiderstand und Auftriebsbeiwert 78
01 05 06 Intentionally left blank 79
01 05 07 Parabolische Widerstandspolare 80
01 06 00 Bodeneffekt 85
01 06 01 Reduktion des induzierten Widerstandes 86
01 06 02 Reduktion des Anstellwinkels 86
01 06 03 Erhöhung des Auftriebs 87
01 06 04 Auswirkungen des Bodeneffekts bei Start und Landung 87
01 07 00 Auftriebsbeiwert und Geschwindigkeit im Horizontalflug 89
01 07 01 CL-V-Gleichung 89
01 07 02 CL-V-Kurve 89
01 08 00 Der Strömungsabriss („Stall“) 90
01 08 01 Übergang zur Turbulenz bei hohem Anstellwinkel 90
01 08 02 Stallgeschwindigkeit 99
01 08 03 Ausbreitung des Turbulenzbereichs auf dem Tragflügel 110
01 08 04 Stallwarnung 117
01 08 05 Besondere Phänomene beim Stall 120
01 09 00 Auftriebshilfen, Vortex Generatoren 133
01 09 01 Auftriebshilfen an der Tragflügelhinterkante (Trailing edge flaps) 133
01 09 02 Auftriebshilfen an der Tragflügelvorderkante (Leading edge devices) 141
01 09 03 Vortex-Generatoren (Low-Speed) 146
01 10 00 Spoiler und Speedbrakes 147
01 10 01 Einsatz von Spoilern in verschiedenen Flugphasen 147
01 10 02 Die Wirkung von Speedbrakes 149
01 11 00 Die Grenzschicht (boundary layer) 150
01 11 01 Verschiedene Typen der Grenzschicht 150
01 11 02 Vor- und Nachteile bei Form- und Reibungswiderstand 150
01 12 00 Aerodynamische Verschlechterung 151
01 12 01 Eis und sonstige Kontamination 151
01 12 02 Deformation und Modifikation, Flugzeugalterung 151
02 00 00 Aerodynamik im High-Speed-Bereich 153
02 01 00 Geschwindigkeiten im High-Speed-Bereich 153
02 01 01 Schallgeschwindigkeit 153
02 01 02 Machzahl 153
02 01 03 Einfluss von Temperatur und Altitude auf die Machzahl 154
02 01 04 Kompressibilität der Luft 154
02 01 05 Unterbereiche der Strömungsaerodynamik 157
02 02 00 Stoßwellen 158
02 02 01 Senkrechter Verdichtungsstoß 160
02 02 02 Schräger Verdichtungsstoß (Oblique shock waves) 163
02 02 03 Machkegel 165
02 03 00 Effekte bei Überschreiten der kritischen Machzahl 168
02 03 01 Kritische Machzahl 168
02 03 02 Auftrieb bei hoher Machzahl 169
02 03 03 Widerstand bei hoher Machzahl 171
02 03 04 Nickmoment bei hoher Machzahl 173
02 03 05 Steuerbarkeit bei hoher Machzahl 174
02 04 00 Buffet–Grenze 174
02 05 00 Maßnahmen zur Vergrößerung des superkritischen Bereichs 178
02 05 01 Pfeilung des Tragflügels 178
02 05 02 Dünne und superkritische Profile 180
02 05 03 Vortex-Generatoren (High-Speed) 183
02 05 04 Flächenregel 184
03 00 00 Lockheed SR-71 (Exkurs) 185
New York -London in 1:55, London-Los Angeles in 3:48 186
Die Entwicklung der SR-71 188
Einsatz der SR-71 192
Weltrekorde der SR-71 193
Verwandte Typen 193
SR-71 Daten 194
04 00 00 Flugstabilität 195
04 01 00 Statische und dynamische Stabilität 195
04 01 01 Grundlagen und Definitionen 195
04 01 02 Voraussetzung für statische Stabilität 198
04 01 03 Summe der Kräfte 198
04 01 04 Summe der Momente 199
04 02 00 Intentionally left blank 199
04 03 00 Statische und dynamische Längsstabilität 199
04 03 01 Methoden zur Erreichung des Gleichgewichts 200
04 03 02 Variation des Gleichgewichts 203
04 03 03 Neutralpunkt des Flugzeugs 206
04 03 04 Neutralpunkt: beeinflussende Faktoren 206
04 03 05 Schwerpunktlage für Stabilität 207
04 03 06 Die CM – a Kurve 210
04 03 07 Faktoren, welche die CM – a Kurve beeinflussen 210
04 03 08 Höhenruderausschlag versus Geschwindigkeit bzw. Auftrieb 211
04 03 09 Höhenruder: Positionsstabilität 213
04 03 10 Höhenrudersteuerkraft: Konstruktionsvorschriften 214
04 03 11 Höhenrudersteuerkraft: beeinflussende Faktoren 215
04 03 12 Manöverstabilität und Steuerkraft beim Lastvielfachen 216
04 03 13 Intentionally left blank 217
04 03 14 Faktoren der Manöverstabilität 217
04 03 15 Konstruktionsvorschriften 219
04 03 16 Dynamische Längsstabilität 220
04 04 00 Statische Richtungsstabilität 223
04 04 01 Schiebewinkel 224
04 04 02 Koeffizient des Giermoments 224
04 04 03 Giermoment-Schiebewinkel-Kurve 224
04 04 04 Die Richtungsstabilität beeinflussende Faktoren 225
04 05 00 Statische Rollstabilität 227
04 05 01 Neigungswinkel 228
04 05 02 Koeffizient des Rollmoments 228
04 05 03 Kopplung von Roll- und Schiebemoment 228
04 05 04 Rollmoment-Schiebewinkel-Kurve 229
04 05 05 Die Rollstabilität beeinflussende Faktoren 229
04 05 06 Intentionally left blank 230
04 06 00 Dynamische Richtungs- und Rollstabilität 231
04 06 01 Effekte asymmetrischer Propellerluftströmung (s. 07 04 03) 231
04 06 02 Spiralsturz 231
04 06 03 Dutch Roll 233
04 06 04 Einfluss der Altitude auf die dynamische Stabilität 235
05 00 00 Flugsteuerung 237
05 01 00 Grundlegende Definitionen 237
05 01 01 Bezugssysteme und Achsen 237
05 01 02 Steuerruder: Änderung der Wölbung 242
05 01 03 Steuerruder: Änderung des Anstellwinkels 242
05 02 00 Höhenrudersteuerung (Pitch control) 242
05 02 01 Höhenruder/ Stabilator 242
05 02 02 Effekte am Leitwerk durch den Downwash 244
05 02 03 Vereisung des Höhenleitwerks 245
05 02 04 Schwerpunktlage 245
05 02 05 Momente durch Triebwerkschub 245
05 03 00 Seitenrudersteuerung (Yaw control) 245
05 03 01 Ausschlagbegrenzung beim Seitenruder 246
05 04 00 Querrudersteuerung (Roll control) 246
05 04 01 Querruder 246
05 04 02 Intentionally left blank 247
05 04 03 Spoiler 247
05 04 04 Negatives Wendemoment 247
05 04 05 Maßnahmen zur Kompensation des negativen Wendemoments 248
05 05 00 Interaktion von Rollen und Gieren 248
05 06 00 Maßnahmen zur Reduzierung der Steuerkräfte 249
05 06 01 Aerodynamischer Ruderausgleich 250
05 06 02 Hydraulische Ruderkraftverstärkung 254
05 07 00 Rudermassenausgleich 256
05 08 00 Trimmung 256
05 08 01 Notwendigkeit einer Trimmung 256
05 08 02 Trim Tabs 257
05 08 03 Stabilizer Trim 258
Besondere Trimmsituationen 260
06 00 00 Grenzwerte 263
06 01 00 Betriebsgrenzwerte eines Flugzeuges 263
06 01 01 Aeroelastizität, Ruderflattern 263
06 01 02 Aeroelastische Ruderumkehr 266
06 01 03 Grenzwerte beim Betrieb von Klappen und Fahrwerk 267
06 01 04 Geschwindigkeitsgrenzwerte VMO, VNO, VNE 268
06 01 05 Geschwindigkeitsgrenzwert MMO 269
06 02 00 Manöverlast-Grenzbereich 270
06 02 01 Manöverlast-Diagramm (V-n-Diagramm) 270
06 02 02 Einflussfaktoren beim Manöverlast-Diagramm 273
06 03 00 Böenlast-Grenzbereich 275
06 03 01 Böenlast-Diagramm 277
06 03 02 Einflussfaktoren beim Böenlast-Diagramm 280
07 00 00 Propeller 281
07 01 00 Umwandlung von Drehmoment in Schubkraft 281
07 01 01 Relevante Propellergrößen 282
07 01 02 Blattverwindung des Propellers 292
07 01 04 Propellerwirkungsgradkurve, Geschwindigkeit und Schub 292
07 01 03 Festpropeller, Verstellpropeller, Constant-Speed-Propeller 295
07 01 05 Propellervereisung 300
07 02 00 Ausfall eines Triebwerks 302
07 02 01 Aerodynamischer Widerstand bei Windmilling 302
07 02 02 Feathering 303
07 03 00 Entwicklungsparameter 308
07 03 01 Streckungsverhältnis der Propellerblätter 309
07 03 02 Propellerdurchmesser 309
07 03 03 Blattanzahl eines Propellers 310
Die Blattrücklage (Skew)** 312
07 03 04 Propellerlärm 313
07 04 00 Sekundäreffekte des Propellers 313
07 04 01 Torque-Effekt 313
07 04 02 Gyroskopische Präzession 314
07 04 03 Asymmetrischer Slipstream-Effekt 315
07 04 04 Asymmetrischer Schubeffekt der Propellerblätter 315
08 00 00 Flugmechanik 319
08 01 00 Einwirkende Kräfte am Flugzeug 319
08 01 01 Unbeschleunigter Horizontalflug 319
08 01 02 Unbeschleunigter Steigflug 320
08 01 03 Unbeschleunigter Sinkflug 325
08 01 04 Gleitflug 326
08 01 05 Koordinierter Kurvenflug 330
08 02 00 Asymmetrischer Schub 332
08 02 01 Momente um die Hochachse 334
08 02 02 Intentionally left blank 336
08 02 03 Kräfte in Richtung der Querachse 336
08 02 04 Einfluss der Flugzeugmasse 340
08 02 05 Intentionally left blank 341
08 02 06 Sekundäreffekte des Propellers 341
08 02 07 Minimum control speeds 341
08 02 08 VMC, VMCA 342
08 02 09 VMCL 343
08 02 10 VMCG 344
08 02 10a Einfluss der Schwerpunktlage 344
08 02 11 Einfluss von Altitude und Temperatur 344
08 03 00 Besondere Punkte auf der Polarkurve 346
Musterprüfungsfragen 347
Principles of Flight (Aeroplane) (Syllabus) 359
Prüfungszeiten (JAR-FCL) 411
Anhang 413
CS23 CONTROLLABILITY AND MANOEUVRABILITY 415
CS25 CONTROLLABILITY AND MANOEUVRABILITY 426
Informative Internet-Links 437
Literaturverzeichnis 438
Autor dieses Buches 440
Bildnachweis 441
Übersicht zur ATPL-Lehrbuchreihe nach PART-FCL 442
RÜCKSEITE 445