Aerodynamik - Feuervogel

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Aerodynamik
für
ULM & DPM-Piloten
Ausgabe 2008
Entstanden aus einer Zusammenarbeit von
Raoul Severin (Aero-Club der 3 Grenzen)
und
Alfons Velz (AMC Feuervogel)
-1-
INHALT
KAPITEL 1: EINFÜHRUNG ..........................................................................................................................4
KAPITEL 2: ZUSAMMENSETZUNG DER LUFT ................................................................................................4
2.1
DIE STANDARDATMOSPHÄRE ..........................................................................................................4
2.2
PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN DER LUFT ....................................................................................4
2.3
LUFTDICHTE ..................................................................................................................................5
KAPITEL 3: FLUGZEUGAUFBAU ..................................................................................................................5
3.1
AERODYNAMISCH- UND GEWICHTSKRAFTGESTEUERTE ULTRALEICHTFLUGZEUGE ..............................5
3.2
DAS UL BESTEHT AUS FOLGENDEN EINZELTEILEN............................................................................5
3.3
DIE TRAGFLÄCHE ...........................................................................................................................6
3.4
DER RUMPF...................................................................................................................................6
3.5
DIE STEUERUNG ............................................................................................................................6
3.6
DAS FAHRGESTELL ........................................................................................................................6
3.7
DER MOTOR UND DER PROPELLER .................................................................................................6
3.8
DIE BORDAUSRÜSTUNG..................................................................................................................6
KAPITEL 4: WIDERSTAND ..........................................................................................................................7
4.1
FORMWIDERSTAND ........................................................................................................................7
4.2
REIBUNGSWIDERSTAND ..................................................................................................................7
4.2.1 GRENZSCHICHT ..........................................................................................................................7
4.3
INDUZIERTER W IDERSTAND ............................................................................................................8
4.4
INTERFERENZWIDERSTAND .............................................................................................................8
4.5
GESAMTWIDERSTAND.....................................................................................................................8
KAPITEL 5: PROFIL UND TRAGFLÜGEL .......................................................................................................8
5.1
PROFIL ..........................................................................................................................................9
5.2
TRAGFLÜGEL .................................................................................................................................9
5.2.1 PFEILUNG................................................................................................................................ 10
5.2.2 V-STELLUNG ........................................................................................................................... 10
5.2.3 FLÜGELFLÄCHE ....................................................................................................................... 10
5.2.4 FLÜGELSTRECKUNG UND SEITENVERHÄLTNIS............................................................................ 10
5.2.5 EINSTELLWINKEL UND EINSTELLWINKELDIFFERENZ .................................................................... 10
5.2.6 ANSTELLWINKEL ...................................................................................................................... 11
5.2.7 FLÜGELSCHRÄNKUNG .............................................................................................................. 11
KAPITEL 6: DER AUFTRIEB ..................................................................................................................... 12
6.1
ENTSTEHUNG VON AUFTRIEB....................................................................................................... 12
6.2
GRÖßE DES AUFTRIEBS ............................................................................................................... 13
KAPITEL 7: KLAPPEN ............................................................................................................................. 13
7.1
LANDEKLAPPEN .......................................................................................................................... 13
7.2
STÖRKLAPPEN ............................................................................................................................ 14
7.3
VORFLÜGEL ................................................................................................................................ 14
KAPITEL 8: POLARDIAGRAMM ................................................................................................................ 14
KAPITEL 9: KRÄFTE AM FLUGZEUG......................................................................................................... 14
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KAPITEL 10: STEUERUNG ......................................................................................................................... 15
10.1 DIE ACHSEN DES FLUGZEUGS ....................................................................................................... 15
10.1.1 DIE LÄNGSACHSE ................................................................................................................. 15
10.1.2 DIE QUERACHSE .................................................................................................................. 15
10.1.3 DIE HOCHACHSE .................................................................................................................. 15
10.2 STEUERKNÜPPEL, PEDALE .......................................................................................................... 16
10.3 QUERRUDERSTEUERUNG ............................................................................................................ 16
10.4 HÖHENRUDERSTEUERUNG .......................................................................................................... 16
10.5 SEITENRUDERSTEUERUNG .......................................................................................................... 16
10.6 AUSWIRKUNGEN ......................................................................................................................... 16
KAPITEL 11: TRIMMUNG ........................................................................................................................... 17
KAPITEL 12: STABILITÄT .......................................................................................................................... 17
12.1 LÄNGSSTABILITÄT UM DIE QUERACHSE ......................................................................................... 17
12.2 KURSSTABILITÄT UM DIE HOCHACHSE .......................................................................................... 18
12.3 QUERSTABILITÄT UM DIE LÄNGSACHSE ......................................................................................... 18
KAPITEL 13: STEIGFLUG .......................................................................................................................... 18
KAPITEL 14: SINKFLUG ............................................................................................................................ 18
KAPITEL 15: GLEITFLUG .......................................................................................................................... 19
KAPITEL 16: SEITENGLEITFLUG ................................................................................................................ 19
KAPITEL 17: KURVENFLUG....................................................................................................................... 19
17.1 KURVENFLUG.............................................................................................................................. 19
17.2 LASTVIELFACHE .......................................................................................................................... 20
17.3 MAXIMALBELASTUNG................................................................................................................... 21
KAPITEL 18: LANGSAMFLUG UND ÜBERZIEHEN ......................................................................................... 21
KAPITEL 19: TRUDELN ............................................................................................................................. 21
19.1 TRUDELN .................................................................................................................................... 21
19.2 ENTSTEHEN ................................................................................................................................ 21
19.3 BEENDEN ................................................................................................................................... 21
-3-
Kapitel 1:
Einführung
Aerodynamik ist die Lehre der Luftbewegung. Sie ist ein Teil der Strömungslehre und befasst
sich mit den Vorgängen, die durch die Luftströmung an Luftfahrzeugen herbeigerufen
werden. Hierbei kommt es nicht darauf an ob der Teil des Flugzeuges sich durch die Luft
bewegt, oder ob sich die Luft um das genannte Teil bewegt; die Auswirkungen bleiben die
Gleichen, es kommt lediglich auf die Relativbewegung an.
Auf ein Flugzeug wirken im Horizontalflug ohne Beschleunigung vier Kräfte ein:
 Der Auftrieb als eine nach oben wirkende Kraft;
 Die Schwerkraft oder das Gewicht als eine nach unten, zum Erdmittelpunkt hin,
wirkende Kraft;
 Der Schub als eine nach vorne, in Flugrichtung, wirkende Kraft;
 Der Widerstand als eine entgegen der Flugrichtung, nach hinten wirkende Kraft.
Bevor wir uns weiter in die Materie vertiefen ist es wichtig die zwei Strömungsformen zu
erklären, die in der Aerodynamik ständig vorkommen: die laminare und die turbulente
Strömung. In der laminaren Strömung bewegen sich die Luftteilchen schön geordnet
nebeneinander her. In der turbulenten Strömung werden die nebeneinander liegen
Strömungsschichten miteinander vermischt. Der Übergang von der laminaren zur turbulenten
Strömung erfolgt plötzlich an einem Punkt genannt Umschlagpunkt.
Kapitel 2:
Zusammensetzung der Luft
2.1 Die Standardatmosphäre
Die verschiedenen Lagen der Luft, die die Erde umhüllt nennt man global Atmosphäre.
Temperatur und Luftdruck verändern sich ständig in den verschiedenen Lagen dieser
Atmosphäre.
Um Vergleiche ziehen zu können, um Instrumente kalibrieren zu können, … hat die ICAO
(International Civil Aviation Organization) eine Standardatmosphäre mit folgenden
Werten definiert:
Temperatur: - 15° C auf Normal Null (NN) oder Mean Sea Level (MSL)
- pro 1000 ft nimmt die T° mit 1,98° C bis zu einer Höhe von 11 km ab.
- ab 11 km bleibt die T° konstant bei -56° C
Luftdruck: - ist das Gewicht des Luftzylinders der über uns steht
- 1013,25 hPa auf Normal Null (NN) oder Mean Sea Level (MSL)
- nimmt 1 hPa per 30 ft die wir steigen ab
- bis 12.000 ft ist die Abnahme gleichmäßig.
2.2 Physikalische Eigenschaften der Luft
Luft ist ein Gas. Dementsprechend hat Luft wie alle anderen Gase folgende
Eigenschaften:
 Ausdehnungsvermögen
Wie alle anderen Gase nimmt die Luft das Volumen ein das ihr zur Verfügung steht.
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 Kompressibilität
Luft ist komprimierbar (man denke an einen Kompressor)
 Ausdehnungskraft
Diese Eigenschaft ist eine Folge der zwei vorigen. Stellt man der Luft wieder das
Volumen zur Verfügung, das sie vor der Komprimierung hatte, nimmt sie es ein.
 Gewicht
Luft hat ein Gewicht. Die Luftdichte ist ausschlaggebend für das Gewicht.
 Druck
Weil Luft ein Ausdehnungsvermögen und ein Gewicht hat, übt sie einen Druck auf
alle Gegenstände aus, die sie umgibt. Der Druck wird rechtwinklig zu allen Flächen
ausgeübt.
 Viskosität
Wenn zwei Lagen sich berühren, eine im Ruhestand, die andere mit einer gewissen
Geschwindigkeit, so wird die eine beschleunigt und die andere abgebremst.
2.3 Luftdichte
Die Luftdichte (ρ) ist sehr abhängig von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck.
Mit steigender Temperatur verringert sich die Luftdichte.
Mit steigender Höhe (also geringerem Luftdruck) verringert sich die Luftdichte.
Mit steigender Luftfeuchtigkeit verringert sich die Luftdichte.
D.h. die Luftdichte ist am größten in Meeresspiegelhöhe, bei kalter, trockener Luft.
Kapitel 3:
Flugzeugaufbau
3.1 Aerodynamisch- und gewichtskraftgesteuerte Ultraleichtflugzeuge
Aerodynamisch gesteuerte UL’s sind wie leichte Sportflugzeuge aufgebaut. Die
Steuerung erfolgt über Steuerorgane, die weiter beschrieben werden. Gewichtskraftgesteuerte UL’s verwenden die gesamte Tragfläche zum Steuern.
3.2 Das UL besteht aus folgenden Einzelteilen
 Die Tragfläche (oder Segel)
 Der Rumpf (oder Gondel)
 Die Steuerung (oder Trapez)
 Das Fahrgestell
 Der Motor und der Propeller
 Die Bordausrüstung
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3.3 Die Tragfläche
Bei einem Zwei- oder Dreiachser besteht die Tragfläche aus Flügelwurzel, Flügelvorderkante, Randbogen, Flügelhinterkante, Querruder und Landeklappe. Bei einem DPM ist
die Tragfläche ein Segel.
Die Tragfläche wird während des Fluges von Luft umströmt. Dieser Luftstrom übt Kräfte
auf die Tragfläche aus, die es dem UL erlauben zu fliegen, sobald die Kräfte gleich groß
wie das Gewicht des UL’s sind. Auftrieb und Widerstand eines Flugzeugs hängen
wesentlich von dem gewählten Profil, der Form und der Größe ab. Der Tragflügel dient
nicht nur der Erzeugung von Auftrieb, sondern mit den an der Rückseite beweglich
montierten Landeklappen und Querrudern auch der Flugzeugsteuerung.
3.4 Der Rumpf
Der Flugzeugrumpf trägt den Tragflügel, das Leitwerk und in vielen Fällen das Triebwerk.
Er bietet darüber hinaus Platz für die Kabine mit Besatzung. Im vorderen Teil der Kabine
befindet sich das Cockpit mit den Steuerorganen, Instrumenten, Hebeln, Schaltern, usw.
3.5 Die Steuerung
Die Steuerung der einzelnen Ruder (Querruder, Höhenflosse mit Höhenruder und
Seitenflosse mit Seitenruder) erfolgt über einen Steuerknüppel (Zweiachser und
Dreiachser) oder das Trapez (DPM), sowie bei den Dreiachsern zusätzlich über Pedale.
Manche Zwei- und Dreiachser sind mit einer Doppelsteuerung ausgestattet, um dem
Copiloten oder Flugschüler die Steuerung des Flugzeuges eu gestatten.
3.6 Das Fahrgestell
Das Fahrwerk eines Flugzeugs dient nicht nur dem Rollen auf dem Boden, sondern
dämpft auch das Aufsetzen des Flugzeugs bei der Landung. Es besteht aus dem
Hauptfahrwerk, einem Bug- oder Heckrad und meistens einem Bremssystem.
3.7 Der Motor und der Propeller
Der Motor ist meist ein Otto-Motor mit Vergaser oder Einspritzsystem. Der Propeller wird
über eine Welle oder einem Riemensystem vom Motor angetrieben. Es gibt feststehende
oder verstellbare Propeller.
3.8 Die Bordausrüstung
Die Bordausrüstung umfasst die für den Flug erforderliche Instrumentierung, sowie die
für die Motorüberwachung benötigten Anzeigen.
-6-
Kapitel 4:
Widerstand
4.1 Formwiderstand (auch Druckwiderstand)
Jeder Körper stellt für die ihn umströmende Luft ein Hindernis
dar. Die Luftteilchen weichen dem Körper aus und erzeugen
dahinter mehr oder weniger starke Verwirbelungen. Der
Formwiderstand hängt von der Größe der angeblasenen
Fläche und von der Form derselben ab. Unter Anblasfläche
versteht man die in Strömungsrichtung projizierte Fläche des
Körpers. Je größer die Fläche, desto größer der Widerstand.
Je strömungsgünstiger der Körper, desto geringer der
Widerstand. Bei einer gleich großen angeblasenen Fläche
kann der Formwiderstand bis zu 95% verringert werden wenn
der Körper der Strömung angepasst wird.
Der Formwiderstand lässt sich anhand folgender Formel
berechnen: W = cw x q x F
W = Widerstand (in kp)
cw = Widerstandsbeiwert (Form und Stellung des Körpers
gegen die Luftströmung)
q = Staudruck der Luftströmung
F = Größe der Körperfläche des angeströmten Körpers in m²
4.2 Reibungswiderstand (auch Grenzschicktwiderstand)
Reibungswiderstand entsteht durch Abbremsen der Luft an der Flugzeugoberfläche. Je
rauer die Oberfläche, die umströmt wird, desto höher ist der Reibungswiderstand. Die
Luftteilchen haften zäh an der Oberfläche und bilden die so genannte Grenzschicht. An
der Flugzeugoberfläche ist die Geschwindigkeit der Luftteilchen gleich null. Eine
lackierte, polierte Oberfläche hat einen geringen Reibungswiderstand. So gering er dann
auch sein mag kann dieser nie ganz vermieden werden.
Vor dem Flug ist es wichtig Regentropfen, Schnee oder Reifbelag zu entfernen. Eine
vereiste, zugeschneite oder mit Raureif bedeckte Tragfläche birgt eine große Gefahr.
4.2.1 Grenzschicht
Die Grenzschicht ist nur weinige Millimeter dick. Von der Flügelvorderkante aus zur
Hinterkante hin ist sie zunächst laminar und wird dann turbulent. Diese Turbulenz
darf man nicht mit Wirbelbildung verwechseln. Diese Turbulenz ist lediglich ein
Wechseln der Luftteilchen auf benachbarte Strömungslinien. Der Übergangspunkt
von der laminaren zur turbulenten Grenzschicht nennt man Umschlagpunkt. Der
Umschlagpunkt hängt von der Oberflächenrauigkeit und der Strömungsgeschwindigkeit ab. Die laminare Grenzschicht hat einen kleineren Reibungskoeffizienten als
die turbulente Grenzschicht. Um den Widerstand so klein wie möglich zu halten
sollte die Grenzschicht also laminar sein. Dazu ist es wichtig, dass die Tragflächen
so glatt wie möglich sind und keine Unebenheiten vorweisen.
4.3
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4.3 Induzierter Widerstand (auch Randwiderstand)
Auf der Oberseite des Flügels herrscht ein
Unterdruck, der den Flügel nach oben zieht. Auf
der Unterseite des Flügels herrscht hingegen ein
Überdruck, der den Flügel nach oben drückt. Am
Randbogen probieren Über- und Unterdruck sich
auszugleichen. Dadurch entsteht eine zirkulare
Umströmung der Tragflügelenden vom höheren
zum tieferen Druck, also von unten nach oben.
Durch die Vorwärtsbewegung bilden sich nach
Hinten zwei schlauchförmige Luftwirbel, als
Wirbelschleppen bezeichnet. Diese verursachen
einen Energieverlust, den man induzierten
Widerstand nennt.
Desto größer das Flugzeug, desto stärker die Wirbelschleppen. Die Wirbel großer
Flugzeuge stellen eine große Gefahr für kleinere Flugzeuge dar, wenn diese die
Wirbelschleppen kreuzen.
4.4 Interferenzwiderstand (auch zusätzlicher Widerstand)
Die Einzelteile eines Flugzeuges erzeugen jedes für sich einen gewissen Widerstand.
Die Summe aller Widerstände entspricht jedoch nicht dem Gesamtwiderstand des
Flugzeugs. Der Grund dafür liegt darin, dass die Übergänge zwischen Rumpf, Fahrwerk,
Verstrebungen, Leitwerk usw. Wirbel verursachen, sich die einzelnen Bauteile also
gegenseitig beeinflussen, sei es auf positive oder negative Weise.
Die Differenz zwischen der Summe aller Widerstände und dem Gesamtwiderstand nennt
man Interferenzwiderstand.
4.5 Gesamtwiderstand
Die Größe des Gesamtwiderstandes hängt ab von:
 der angeströmten Fläche
 der Strömungsgeschwindigkeit
 dem Anstellwinkel
 der Luftdichte
Der Gesamtwiderstand lässt sich anhand folgender Formel berechnen:
W = cw x ½ ρ x v² x S
W = Widerstand
cw = Widerstandsbeiwert
ρ = Luftdichte
v = Geschwindigkeit
S = Tragflügelfläche
Der Widerstandsbeiwert cw gibt Auskunft über die Güte des umströmten Profils.
Kapitel 5:
Profil und Tragflügel
Tragflügelprofile sind aerodynamische Vorrichtungen, die in puncto Auftrieb und Widerstand
günstige Reaktionen zeigen wenn sie von Luft umströmt werden. Als auftriebserzeugende
Vorrichtungen betrachten wir Tragflügel, Höhenflosse, Seitenflosse und Propeller.
-8-
5.1 Profil
Als Flügelprofil bezeichnet man den Querschnitt eines Flügels.
Auftrieb und Widerstand eines Flugzeuges hängen wesentlich vom gewählten Profil und
von der Form und Größe des Flügels ab.
Meistens hat ein Flügel mit hohem Auftrieb auch einen hohen Widerstand. Ein Flügel mit
geringem Auftrieb erzeugt meistens einen geringen Widerstand.
Wir merken uns folgende Definitionen:
Profilnase: Vorderkante des Profils (auch Flügelnase, Flügelvorderkante)
Profilhinterkante: Hinterkante des Profils (auch Flügelhinterkante)
Profiltiefe: Abstand zwischen Profilnase und Profilhinterkante
Profildicke: Durchmesser des größten der eingeschriebenen Kreise
Profilsehne: Bei einem konkaven Profil ist es die Gerade die durch die beiden tiefsten
Punkte des Profils geht. Bei allen anderen Profilen ist die Profilsehne gleich mit der
Skelettsehne
Skelettlinie: Verbindungslinie der Mittelpunkte aller eingeschriebenen Kreise
Skelettsehne: Gerade die den vordersten und hintersten Punkt der Skelettlinie verbindet
Anblasrichtung: Richtung aus der die Luftströmung kommt. Richtung des relativen
Windes. Immer parallel und in entgegengesetzter Richtung zum Flugweg.
5.2 Tragflügel
Bei den UL’s unterscheiden wir zwischen dem Tragflügel, der dem eines Flugzeugs
gleicht und dem Segel bei den DPM.
Wir wenden uns dem gewöhnlichen Tragflügel zu. Hier gibt es viele Unterschiede obwohl
auf den ersten Blick fast alle Tragflächen gleich aussehen. Die nebenstehenden
Abbildungen zeigen, dass allein schon die Position in der der Tragflügel befestigt ist je
nach Typ unterschiedlich ist.
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5.2.1 Pfeilung
UL’s haben meist einen rechteckigen
Flügel. Trapezförmige oder gepfeilte
Flügel werden meist bei schnelleren
Flugzeugen verwendet. Bei einer
positiven Pfeilung sind die Flügel
nach hinten gepfeilt, bei einer
negativen nach vorne.
5.2.2 V-Stellung
Man spricht von einer positiven V-Stellung so sind die Tragflächen nach oben
angewinkelt, bei einer negativen V-Stellung nach unten. Eine positive V-Stellung
bewirkt eine Erhöhung der Stabilität um die Flugzeug-Längsachse.
5.2.3 Flügelfläche
Die Spannweite ist die Länge der Tragfläche von Flügelspitze zu Flügelspitze. Die
Flügeltiefe ist gleich mit der Profiltiefe.
Aus Spannweite und Flügeltiefe lässt sich die
Flügelfläche errechnen. Meistens schließt sie
das durch den Rumpf laufende Flügelstück mit
ein.
5.2.4 Flügelstreckung und Seitenverhältnis
Als Flügelstreckung bezeichnet man das
Verhältnis
zwischen
Spannweite
und
Flügeltiefe.
Das Seitenverhältnis ist das Verhältnis
zwischen der mittleren Flügeltiefe und der
Spannweite, somit also der Kehrwert der
Flügelsteckung.
5.2.5 Einstellwinkel (angle of incidence) und
Einstellwinkeldifferenz
Der Einstellwinkel eines Flügels ist der Winkel zwischen Profilsehne und FlugzeugLängsachse. Dieser Winkel wird vom Konstrukteur festgelegt und ist grundsätzlich
nicht veränderlich. Er ist so gewählt, dass der Flugzeugrumpf im Reiseflug
horizontal und damit strömungsgünstig liegt. Die Einstellwinkeldifferenz ist der
Winkel zwischen Profilsehne der Tragfläche und Profilsehne des Höhenleitwerks
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5.2.6 Anstellwinkel
Der Anstellwinkel ist der Winkel
zwischen Profilsehne und Flugrichtung,
bzw.
Anströmungsrichtung.
Dieser Winkel ist variabel und wird
durch die Flugrichtung festgelegt, also
direkt vom Piloten beeinflusst. Mit
wachsendem Anstellwinkel wächst der
Auftrieb bis zu einem gewissen Punkt.
Wird der Anstellwinkel weiter erhöht
wandert der Umschlagpunkt nach
vorne; die Grenzschicht wird turbulent.
Es kommt zu Wirbelbildungen, bis
letztendlich der kritische Anstellwinkel
erreicht wird und die Strömung abreißt,
der Flügel den Auftrieb komplett
verliert. Der Punkt an dem die
Strömung abreißt heißt Ablösepunkt.
Er verschiebt sich wie auch der
Umschlagpunkt mit zunehmendem
Anstellwinkel zur Flügelvorderkante
hin.
Reißt die Strömung gänzlich ab nennt
man diesen Zustand „überzogenen Flugzustand“ (engl. Stall)
5.2.7 Flügelschränkung
Würde über die ganze Flügellänge
dasselbe Profil verwendet, würde beim
Erreichen des kritischen Anstellwinkels
die Strömung am gesamten Flügel
gleichzeitig abreißen. Verändert sich der
Einstellwinkel von der Flügelwurzel hin
zur Flügelspitze spricht man von einer
geometrischen
Schränkung.
Dies
bezweckt, dass die Strömung zuerst in
Rumpfnähe abreißt, sodass das Flugzeug
noch steuerbar bleibt (die Querruder liegen
zur Flügelspitze hin).
Bei einer aerodynamischen Schränkung
bleibt der Einstellwinkel über die gesamte
Flügellänge gleich. Man verändert hierbei
das Profil, sodass zur Flügelspitze hin ein
mehr und mehr symmetrisches Profil
entsteht.
Oft
werden
beide
Schränkungsarten kombiniert.
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Kapitel 6:
Der Auftrieb
6.1 Entstehung von Auftrieb
Auftrieb entsteht wenn ein Flügel von Luft umströmt wird und diese nach unten abgelenkt
wird. Solch ein Auftrieb kann an einer ebenen Platte entstehen; man denke an die Hand,
die man beim Fahren aus dem Auto und in einem gewissen Winkel zum Fahrtwind hält.
Durch die Umströmung entsteht auf der Oberseite ein Unterdruck und auf der Oberseite
ein Überdruck. Addiert bilden sie den Auftrieb.
Um das Phänomen besser zu verstehen wenden wir uns einigen physikalischen
Gesetzen zu.
Zuerst nehmen wir eine Röhre, die
am Eingang einen anderen Durchmesser als am Ausgang hat. Wird
diese von Luft durchströmt, so
stellen wir fest, dass das Volumen
am Eingang gleich ist mit dem
Volumen am Ausgang (Prinzip der
Kontinuität).
Als Folge stellen wir fest, dass die Geschwindigkeit am Eingang geringer ist als die
Geschwindigkeit am Ausgang. Was wir mit bloßem Auge nicht sehen jedoch messen
können ist, dass parallel zur Geschwindigkeitszunahme, die Temperatur zunimmt und
der statische Druck fällt. Sinkt die Geschwindigkeit, sinkt auch die Temperatur und der
statische Druck steigt. Dies ist eine kurze
und verständliche Fassung der Bernoullischen Gleichung (nach Daniel Bernoulli):
pt = ps +pd = ps + ½ x ρ x v² = Konstante
pt = Gesamtdruck
ps = statische Druck
pd = dynamische Druck
v = Geschwindigkeit
ρ = Staudruck der Luftströmung
Die Erfindung von Bernoulli lässt sich
anhand von zwei Blättern leicht verdeutlichen. Man hält zwei Blätter senkrecht
und bläst hindurch. Die Geschwindigkeit
des Luftstroms steigt, der Druck fällt.
Fazit: die Blätter bewegen sich hin zur
Mitte, werden also durch den Druckabfall
zur Mitte hin gezogen.
An einem Tragflügel spielt sich das gleiche Phänomen
ab. Die Strömung teilt sich vor dem Profil, fließt über
bzw. unter dem Profil und trifft hinter der
Profilhinterkante wieder zusammen. Es gilt auch hier
das Prinzip der Kontinuität, wobei die Luftteilchen, die
sich an der Vorderseite trennen, sich an der Hinterkante
wiederfinden. Der Punkt an der Vorderkante des Profils
an dem die Strömung sich teilt nennt man Staupunkt.
Ein Wölbung oberhalb des Profils zwingt die
Luftströmung sich zu beschleunigen. Da der Weg an der
Oberseite des Profils länger ist als der an der Unterseite
des Profils, und die Geschwindigkeit oben größer ist,
entsteht dort ein Druckabfall. Andererseits ist die
Geschwindigkeit der Strömung unter dem Profil kleiner
und es entsteht somit ein Überdruck. Der Unterdruck auf
- 12 -
der Oberseite ist etwa doppelt so groß wie der Überdruck auf der Unterseite. Unterdruck
und Überdruck addieren sich und ergeben den Auftrieb.
6.2 Größe des Auftriebs
Der Auftrieb hängt von der Profilform, dem
Anstellwinkel und der Differenz der
Strömungsgeschwindigkeiten
zwischen
Profilober- und –Unterseite ab.
Der Auftrieb wächst mit dem Quadrat der
Geschwindigkeit. Verdoppelt man die
Geschwindigkeit, vervierfacht man den
Auftrieb.
Doch
Vorsicht,
auch
der
Widerstand vervierfacht sich.
Die Luftdichte ist auch für den Auftrieb
ausschlaggebend. Dichtere Luft „trägt“ mehr
als weniger dichte. Da die Luftdichte mit der
Höhe abnimmt nimmt folglich auch der
Auftrieb mit der Höhe ab.
Letztlich ist die Größe der Tragfläche für den
Auftrieb bestimmend. Je größer der Flügel,
je größer der Auftrieb. Ein größeres und
schwereres Flugzeug braucht auch eine
größere Flügelfläche.
Die oben angegebenen Faktoren werden in
folgender Formel zusammengefasst:
A = ca x ½ ρ x v² x S
A = Auftrieb
ca = Auftriebsbeiwert
ρ = Luftdichte
v = Geschwindigkeit
S = Tragflügelfläche
Der Auftriebsbeiwert ca gibt Auskunft über die Güte des umströmten Profils.
Wir erkennen sofort, dass die Formel für den Auftrieb praktisch die gleiche ist als für den
Widerstand. Auftrieb und Widerstand stehen in einem engen Verhältnis zueinander.
Kapitel 7:
Klappen
An neueren UL’s werden immer
öfter
Klappen
angebracht.
Klappen sind an Tragflächen
montierte
aerodynamische
Vorrichungen, die den Auftrieb
erhöhen
sollen.
Hiernach
werden verschiedene Arten von
Klappen erläutert. An DPM
findet man keine Klappen.
7.1 Landeklappen
Diese Art Klappen sind im
hinteren Teil der Tragflächen
angebracht. Sie erhöhen den
Auftrieb, damit auch den
Widerstand und verringern so die Mindestfluggeschwindigkeit. Somit wird die
Landestrecke verkürzt und durch die geringe Aufsetzgeschwindigkeit das Unfallrisiko
verringert.
- 13 -
7.2 Störklappen
Trifft man bei Segelflugzeugen, Düsenjägern und Passagierflugzeugen an. Sie erhöhen
den Widerstand erheblich und verringern somit die Geschwindigkeit drastisch in
kürzester Zeit.
7.3 Vorflügel
Vorflügel sind an der Vorderkante des Tragflügels angebaut. Ein Spalt zwischen
Vorflügel und Tragfläche lässt Luft von der Flügelunterseite zur Flügeloberseite strömen,
die die Strömung auch über dem kritischen Anstellwinkel hinaus an der Fläche anliegen
lässt. Der Anstellwinkel kann vergrößert und somit der Auftrieb erhöht werden. Vorflügel
findet man nicht bei UL’s.
Kapitel 8:
Polardiagramm
Aus den vorigen Kapiteln entnehmen wir, dass sich mit Änderung des Anstellwinkels sowohl
Auftrieb als auch Widerstand verändert. Dies ist bedingt durch die jeweiligen Beistellwerte.
Diese können nicht errechnet werden, sondern müssen im Windkanal für die jeweiligen
Anstellwinkel (meistens von -12° bis +16°) ermittelt werden. Die ermittelten Werte können in
einem Diagramm dargestellt werden.
Im Polardiagramm von Otto Lilienthal (1848-1896) sehen wir, dass der Widerstand anfangs
nur wenig zunimmt, der Auftrieb jedoch stark. Später nimmt dann der Auftrieb nur noch
wenig zu, bis zu einem Maximum, der Widerstand jedoch erheblich.
Die Polartangente gibt die Geschwindigkeit des besten Gleitens, der oberste Punkt des
Diagramms die Geschwindigkeit des geringsten Sinkens.
Kapitel 9:
Kräfte am Flugzeug
Auf ein Flugzeug wirken während des
Horizontalfluges 4 Kräfte: Gewicht, Auftrieb,
Widerstand und Schub (auch Vortrieb).
Das Gewicht (Schwerkraft) wirkt immer vom
Schwerpunkt aus in Richtung Erdmittelpunkt
(Erdanziehung).
- 14 -
Der Auftrieb wirkt vom Druckpunkt aus im rechten Winkel zur Anström- oder Anblasrichtung.
Der Druckpunkt ist der Schnittpunkt der
Luftkraftresultierenden mit der Profilsehne.
Der Druckpunkt hat keine feste Lage. Er
verändert sich mit dem Anstellwinkel. Die
Luftkraftresultierende ist kurz ausgedrückt
die Summe von Auftrieb und Widerstand.
Der Widerstand wirkt entgegengesetzt zur
Flugrichtung, also vom Druckpunkt aus in
Richtung der Anström- oder Anblasrichtung.
Der Schub (Vortrieb) wirkt in Flugrichtung.
Diese 4 Kräfte werden oft vom Schwerpunkt
des Flugzeugs wirkend dargestellt. Dies ist
jedoch nicht ganz korrekt. Vielmehr greifen diese 4 Kräfte an 4 verschiedenen Punkten und
bilden je nachdem mehr oder weniger große Hebel. Für die meisten der folgenden
flugmechanischen Betrachtungen reicht es jedoch die wirkenden Kräfte im Schwerpunkt
fassend darzustellen.
Kapitel 10: Steuerung
10.1 Die Achsen des Flugzeugs
Ein DPM und ein UL können sich um
drei Achsen drehen. Wenn sich die
Fluglage ändert dreht sich das UL
immer um eine oder mehrere
Achsen. Die Achsen sind imaginäre
Linien um die sich das Flugzeug
dreht. Die drei Achsen schneiden
sich im Schwerpunkt des Flugzeugs.
10.1.1 Die Längsachse ist die Linie die
durch den gesamten Rumpf
von Nase bis Heck durch das
Flugzeug geht. Die Drehung um
die Längsachse nennt man
„Rollen“.
10.1.2 Die Querachse ist die Linie die durch den Flügel von Flügelspitze zu Flügelspitze
geht. Die Drehung um die Querachse nennt man „Nicken“ oder „Kippen“.
10.1.3 Die Hochachse ist die Linie die senkrecht durch den Schwerpunkt des Flugzeugs
geht. Die Drehung um die Hochachse nennt man „Gieren“ oder „Wenden“
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10.2 Steuerknüppel, Pedale
Steuerung und Flugbewegungen sind aufeinander abgestimmt. D.h. dass das Flugzeug
sich in die Richtung bewegt in der der Steuerknüppel- bzw. Pedalausschlag geht.
10.3 Querrudersteuerung
Die Querruder sind die Steuerflächen, die sich an den äußeren Flügelenden befinden
und die eine Drehung um die Längsachse ermöglichen. Ein Steuerausschlag bringt
einen doppelten Ruderausschlag in entgegengesetzter Richtung. D.h. bewegen wir den
Steuerknüppel nach rechts, so bewegt sich das rechte Querruder nach oben und das
linke Querruder nach unten. Das Tragflügelprofil verändert sich dort wo sich die
Querruder befinden erheblich. Dies hat eine unterschiedliche Veränderung des
Auftriebs an beiden Flügelhälften zur Folge.
10.4 Höhenrudersteuerung
Das Höhenruder ist die horizontal liegende Steuerfläche im hinteren Bereich des
Flugzeugs, die die Drehung um die Querachse ermöglicht. Auch hier kommt der
Steuerknüppel zum Einsatz. Zieht man den Steuerknüppel nach hinten, so bewegt sich
das Höhenruder nach oben. Das Höhenleitwerk bekommt weniger Auftrieb und sinkt.
Dadurch bewegt sich die Nase des Flugzeugs nach oben, … wir steigen. Drücken wir
den Steuerknüppel nach vorne, so bewegt sich das Höhenruder nach unten. Das
Höhenleitwerk bekommt mehr Auftrieb und steigt. Dadurch bewegt sich die Nase des
Flugzeugs nach unten, … wir sinken. Mit dem Höhenruder kontrollieren wir also den
Anstellwinkel des Flugzeugs.
10.5 Seitenrudersteuerung
Das Seitenruder ist die vertikal stehende
Steuerfläche im hinteren Bereich des
Flugzeugs, die die Drehung um die
Hochachse ermöglicht. Das Seitenruder
wird über die Pedale betätigt. Tritt man
auf das rechte Pedal bewegt sich das
Seitenruder nach rechts. Hier entsteht
nun ein seitlicher Auftrieb, der die
Heckflosse nach links saugt und die Nase
des Flugzeugs nach rechts bewegt. Tritt
man auf das linke Pedal bewegt sich die
Nase folglich nach links.
10.6 Auswirkungen
Die Betätigung eines der Ruder hat
Auswirkungen auf eines oder beide andere
Ruder. Dies wird durch den Anstieg des
Widerstands erklärt, der durch die
Veränderung des Profils und den Gewinn
an Auftrieb hervorgerufen wird.
Im folgenden Beispiel wird durch die
Betätigung des Seitenruders das Flugzeug
seitlich geschoben. Dadurch bekommt eine
Tragflügelhälfte (die vorgeschobene) mehr
Auftrieb und das Flugzeug kippt zur Seite.
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Kapitel 11: Trimmung
Die Trimmung oder das so genannte „trimmen“
soll das Fliegen erleichtern, indem der
auftretende Steuerdruck im Flug verringert oder
aufgehoben wird.
Trimmruder oder Trimmklappen sind kleine
Ruder, die an den Enden der jeweiligen Ruder
angebracht sind und die diese in einer gewissen
Position halten sollen. Diese kleinen Ruder
können vom Cockpit aus verstellt werden.
Manchmal werden nur so genannte „Trimmbleche“ angebracht, die jedoch nur für ein
gewisses Gewicht und eine gewisse Geschwindigkeit zutreffen.
Beispiel: Um im Horizontalflug zu bleiben muss der Pilot eines Flugzeugs ständig den
Steuerknüppel nach hinten ziehen. Das Flugzeug ist also kopflastig und möchte immer nach
vorne „kippen“. Um dem entgegen zu wirken befindet sich am Höhenruder, das nach oben
gezogen werden muss, ein kleines Ruder, das das Höhenruder nach oben drückt.
Kapitel 12: Stabilität
Wir unterscheiden statische und dynamische Stabilität. Statische Stabilität ist die Eigenschaft
eines Körpers in einer gewissen Lage zu beharren. Statische Stabilität ist die Grundlage für
die dynamische Stabilität.
12.1 Längsstabilität um die Querachse
Die an einem Profil wirkenden Kräfte werden in einer Resultierenden
zusammengefasst. Bei kleinem Anstellwinkel, liegt der Druckpunkt weit hinten und
drückt er den Flügel zunehmend nach unten. Bei großem Anstellwinkel, liegt der
Druckpunkt weit vorne und hebt er die Flügelnase zunehmend an. Eine Stabilität wird
durch den Anbau einer Hilfsfläche, dem Höhenleitwerk, erreicht. Das Höhenleitwerk
kompensiert die Wanderung des Druckpunktes. Es ist generell in einem Einstellwinkel
von 3° bis 8° zum Tragflügel eingestellt.
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Wenn der Anstellwinkel der Tragfläche erhöht wird, erhöht sich auch der Anstellwinkel
des Höhenleitwerks. Es bekommt mehr Auftrieb und neigt dazu das Flugzeug wieder
nach vorne zu kippen.
Wenn der Anstellwinkel der Tragfläche verkleinert wird, verkleinert sich auch der
Anstellwinkel des Höhenleitwerks. Es bekommt weniger Auftrieb und neigt dazu das
Flugzeug wieder nach oben zu kippen.
12.2 Kursstabilität um die Hochachse
Richtungs- oder Kursstabilität ist erreicht wenn ein Flugzeug Störungen die um die
Hochachse entstehen selbstständig ausgleicht. (z.B. eine seitlich Windböe).
Die Kurstabilität wird durch die Größe der Seitenflosse erreicht. Wendet ein Flugzeug
nach einem seitlichen Windstoß, so wird die der Anblasrichtung zugewandte Seite des
Leitwerks stark angeblasen und dreht sich wie eine Windfahne zurück in die
ursprüngliche Flugrichtung.
12.3 Querstabilität um die Längsachse
Querstabilität ist erreicht wenn ein Flugzeug von selbst Störungen ausgleicht die um
die Längsachse auftreten (z.B. eine Windböe die einen Flügel anhebt).
Querstabilität kann durch eine leichte positive V-Stellung der Flügel erreicht werden.
Wenn das Flugzeug aus unserem Beispiel nach rechts rollt, bekommt die rechte
Tragfläche mehr Auftrieb als die linke und wird dadurch angehoben.
Kapitel 13: Steigflug
Ein Flugzeug wird in den Steigflug gebracht indem der Pilot mehr Triebwerksleistung bringt,
also mehr Schub gibt und zugleich am Steuerknüppel zieht. Durch die Vortriebsteigerung
erhöht sich Auftrieb und Widerstand (siehe Auftriebs- und Widerstandsformel).
Das Höhenruder bewegt sich durch die Steuerknüppelbewegung nach oben. Es entstehen
ein Unterdruck unter dem Höhenleitwerk und ein Überdruck darüber. Dadurch wird das Heck
des Flugzeugs nach unten gedrückt. Da Höhenleitwerk wie auch Seitenleitwerk wie ein
Hebel wirken, hebt sich die Nase des Flugzeugs. Dadurch wird der Anstellwinkel vergrößert
und die Tragfläche hat mehr Auftrieb. Wir gehen über in einen schräg nach oben gerichteten
Steigflug.
Die Steiggeschwindigkeit für den Steigflug in Reiseflughöhe eines Flugzeugs wird im
Flughandbuch festgelegt.
Ferner findet man auch die Geschwindigkeiten mit dem besten Steigwinkel Vx und der
besten Steigrate Vy im Flughandbuch.
Die Geschwindigkeit für den besten Steigwinkel Vx ermöglicht den größten Höhengewinn in
kürzester Entfernung.
Die Steigrate ist das Verhältnis von Höhe und Zeit, d.h. der Höhengewinn in Zeit gemessen
(ft/min, Feet/minute oder m/s, Meter/Sekunde). Die Steigrate hängt im Wesentlichen von der
Triebwerksleistung ab. Das Flugzeug wird durch die schräg nach oben liegende Flugbahn
förmlich nach oben gezogen und trägt dabei sogar einen Teil des Gewichts des Flugzeugs.
Die Geschwindigkeit für die beste Steigrate Vy ermöglicht somit den größten Höhengewinn in
kürzester Zeit.
Kapitel 14: Sinkflug
Ein Flugzeug wird in den Sinkflug gebracht indem der Schub verringert wird. Das Flugzeug
verliert an Geschwindigkeit und somit an Auftrieb.
Die Sinkrate ist der Höhenverlust pro Zeit gemessen (ft/min, Feet/minute oder m/s,
Meter/Sekunde). Die Größe der Sinkrate hängt von der Triebwerksleistung und dem
Anstellwinkel ab.
Beim Sinkflug während des Reisefluges spielt die Größe der Sinkrate keine große Rolle.
Beim Anflug hingegen ist es äußerst wichtig eine bestimmte Geschwindigkeit und eine
bestimmte Sinkrate einzuhalten. Dazu wird zuerst die Treibwerksleistung reduziert. Dadurch
hat das Flugzeug Tendenz an Geschwindigkeit und Auftrieb zu verlieren. Den Höhenverlust
gleichen wir aus indem der Anstellwinkel erhöht wird. Dadurch verliert das Flugzeug noch
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mehr an Geschwindigkeit. Beim Erreichen der Anfluggeschwindigkeit wird der Schub
weiterhin verringert und man geht über in den Sinkflug. Jetzt werden die Geschwindigkeit mit
dem Steuerknüppel und die Sinkrate mit der Triebwerksleistung korrigiert.
Kapitel 15: Gleitflug
Unter Gleitflug versteht man das Fliegen ohne
Schubkraft. Fliegt man auf einer abwärts
geneigten Bahn und ohne Schubkraft ist die
einzige Kraft die von außen auf das Flugzeug
einwirkt das Gewicht, das jetzt der Luftkraftresultierenden entgegenwirkt. Demnach muss
das Flugzeug im Gleitflug so weit nach vorne
gekippt werden, dass die Luftkraftresultierende
dem Gewicht genau entgegenwirkt, also
senkrecht nach oben.
Das Gewicht bringt im Gleitflug den nötigen
Vortrieb um eine gewisse Geschwindigkeit zu
halten. Auf der nebenstehenden Zeichnung ist es
die Komponente G2, die den nötigen Vortrieb gibt
um die nötige Geschwindigkeit zu halten.
Dadurch wird die Tragfläche weiter umströmt, sodass das Flugzeug weiterhin steuerbar
bleibt, jedoch nicht mehr im Horizontalflug fliegen kann. Ein Höhenverlust ist unumgänglich.
Jedes Flugzeug hat mehr oder weniger gute Gleitflugeigenschaften. Der Winkel der
Gleitflugbahn ist ein Maß für die Gleitflugeigenschaft eines Flugzeugs. Dieser Winkel wird
ausgedrückt als Gleitzahl. Die Gleitzahl ist das Verhältnis zwischen Höhenverlust und
zurückgelegter Strecke. Die Gleitzahl 1:8 bedeutet, dass bei einem Höhenverlust von 1km
eine Strecke von 8 km (bei Windstille) zurückgelegt wird. Segelflugzeug gleiten am besten,
d.h. dass Segelflugzeuge bei gleichem Höhenverlust einen größeren Abstand zurücklegen.
Im Polardiagramm ist die beste Gleitzahl an eine feste Geschwindigkeit gebunden.
Kapitel 16: Seitengleitflug
Beim Seitengleitflug (engl. Slip) erreicht man eine hohe Sinkrate ohne wesentliche
Geschwindigkeitszunahme.
Dabei kreuzt man Seitenruder und Querruder und fliegt in einem „unkoordinierten“ Flug. Das
heißt man bewegt z.B. den Steuerknüppel nach links und drückt gleichzeitig das rechte
Pedal. Die linke Tragfläche senkt sich nach links und die Nase bewegt sich nach rechts.
Das Kreuzen der Ruder erhöht den Widerstand erheblich, sodass zuerst ein Geschwindigkeitsverlust entsteht. Hält man jedoch die Geschwindigkeit steigt die Sinkrate.
Dieses Manöver wird geflogen um einen „steilen“ Anflugwinkel zu fliegen.
Kapitel 17: Kurvenflug
17.1 Kurvenflug
Im Kurvenflug tritt eine zusätzliche, noch nicht erwähnte Kraft auf, die Zentrifugalkraft
auch Fliehkraft genannt.
Die Zentrifugalkraft wirkt vom Kurvenmittelpunkt aus nach außen, will das Flugzeug
aus der Kurve schieben. Diese Gegenkraft wird erzeugt indem man das Flugzeug in
Kurvenrichtung rollt. Dadurch neigt sich natürlich auch die Auftriebskomponente. Die
Auftriebskomponente teilt sich nun in eine senkrecht wirkende und eine horizontal
wirkende Auftriebskomponente. Dadurch verringert sich der Teil des Auftriebs, der dem
Gewicht entgegenwirkt.
Erhöht man nicht den Auftrieb, so verliert man an Höhe während des Kurvenfluges.
Um dem entgegenzuwirken muss man die Triebwerksleistung steigern (dadurch erhöht
man den Auftrieb) oder die Geschwindigkeit drosseln (dadurch vergrößert man den
Anstellwinkel, und vergrößert folglich den Auftrieb), damit die Auftriebskomponente
genau so groß ist wie die Zentrifugalkraft.
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Im Alltag lässt sich dieses Phänomen leicht beim Radfahrer erkennen. Möchte man mit
dem Rad eine Kurve machen, so muss man sich in die Kurve „legen“. Probiert man
eine Kurve zu fahren und hält das Fahrrad gerade, so wird man nach außen getragen
und fällt. Je schneller man fährt, je mehr muss man das Fahrrad in Kurvenrichtung
neigen.
Im Flugzeug ist das Resultat einer zu geringen oder zu starken Neigung auch spürbar.
Entweder wird man bei zu geringer Schräglage aus der Kurve getrieben (man „schiebt“
heraus), oder bei zu starker Schräglage hinein gedrückt (man „schmiert“ hinein).
Wenn die Neigung zu gering, ist die horizontal wirkende Auftriebskomponente zu klein
um der Zentrifugalkraft entgegenzuwirken; man schiebt aus der Kurve heraus
(Schiebekurve).
Ist die Neigung zu groß, so ist die horizontal wirkende Auftriebskomponente größer als
die Zentrifugalkraft; man schmiert in die Kurve hinein (Rutschkurve).
17.2 Lastvielfache
Je steiler die Neigung, je größer ist die Zentrifugalkraft. Folglich vergrößert sich auch
die Resultierende aus Gewicht und Zentrifugalkraft. Die am Flugzeug wirkenden Kräfte
nehmen also mit größer werdender Kurven-Querneigung immer stärker. Die Zunahme
der Belastung nennt man Lastvielfache (engl. Load Factor). Der Buchstabe „g“
(Bezeichnung für die Erdanziehungskraft) dient als Abkürzung für „Lastvielfache“. Im
Horizontalflug beträgt die Lastvielfache 1g.
Lastvielfache kann nicht durch hohe Zuladung entstehen.
Der untenstehenden Zeichnung können wir entnehmen wie sich die Lastvielfache mit
steigender Querneigung entwickelt.
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17.3 Maximalbelastung
Jedes Flugzeug wird verschiedenen Belastungstests unterzogen. Dementsprechend
hat jedes Flugzeug eine bestimmte Höchstbelastung, so auch eine maximale
Lastvielfache. Unter „sichere Lastvielfache“ versteht man das Lastvielfache, dass keine
Verformung an einem Luftfahrzeug entstehen lässt. Dieses ist in den Flughandbüchern
festgelegt. Bei UL’s beträgt das maximale Lastvielfache +4 / -2 g.
Wenn man ein Luftfahrzeug über das genehmigte Lastvielfache beansprucht, kann es
zu Beschädigungen kommen. Der Konstrukteur hat während den Belastungstests den
Wert ermittelt bei dem das Gerät bricht. Letzterer Wert ist die Bruchlast.
Kapitel 18: Langsamflug und Überziehen
Bei einem langsam fliegenden Flugzeug nimmt die Ruderwirkung stark ab, sie wird „weich“.
Der Pilot neigt dann meist dazu größere Ruderbewegungen auszuführen, wobei das
Flugzeug jedoch schnell in den überzogenen Flugzustand geraten kann. Die
Überziehgeschwindigkeit ist die
Kapitel 19: Trudeln
19.1 Trudeln
Trudeln ist eine steuerlose Absturzbewegung bei der das Flugzeug eine
Drehbewegung um eine Achse ausführt, die nicht durch den Schwerpunkt des
Flugzeugs führt. Dabei ist die Strömung über den Tragflächen weitgehend abgelöst.
Das Flugzeug dreht etwa 1-mal pro Sekunde um diese Achse und würde ohne
Reaktion des Piloten diese gleiche Drehbewegung bis zum Absturz durchführen.
19.2 Entstehen
Vorraussetzung für den Beginn einer Trudelbewegung ist ein Strömungsabriss auf
einer Flügelhälfte. Dies kann nur im Langsamflug passieren, wenn man zusätzlich z.B.
Querruder oder Seitenruder gibt. Dann überschreitet der Anstellwinkel auf der einen
oder anderen Seite das zulässige Maß. Das Flugzeug geht über den Tragflügel an dem
der Luftstrom abreißt und beginnt zu trudeln.
19.3 Beenden
Um das Trudeln zu beenden gibt es nur eine Möglichkeit: man muss das Seitenruder
voll gegen die Trudelrichtung auslenken, das Querruder in die Mittelstellung bringen,
den Schub ganz herausnehmen und den Steuerknüppel leicht nach vorne geben.
Sobald das Trudeln endet muss das Seitenruder in die Mittelstellung (dies muss sehr
schnell passieren), der Schub erhöht werden und kann man das Flugzeug wieder
abfangen. Reagiert man nicht schnell genug, so kann das Flugzeug in eine
entgegengesetzte Trudelbewegung übergehen.
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