V3.00 81 – Principles of Flight 81 – Aerodynamik Advanced PPL-Guide Band 2 1.

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V3.00 81 – Principles of Flight 81 – Aerodynamik Advanced PPL-Guide Band 2 1

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81 – Aerodynamik

Advanced PPL-GuideBand 2

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1 – Ein Körper im Luftstrom

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Atmosphärische Eigenschaften

Gas Anteil

Stickstoff 78%

Sauerstoff 21%

Edelgase / Kohlendioxid 1%

In MSLLuftdruckTemperaturDichte

1.013,25 hPa+15° C1,225 kg/m³

Tropo-sphäre

Relative FeuchteTemperatur-abnahme

0%2° C / 1.000 ft = 0,65° C / 100 m

Tropo-pause

HöheTemperatur

11 km = 36.000 ft-56,5° C

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Luftwiderstand

DcAvD 2

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Widerstandsbeiwert

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Laminare Grenzschicht

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Turbulente Grenzschicht

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Die Stromröhre

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Energieerhaltung

const2

2

potEv

m

const2

2

pv

const statstaugesamt ppp

Bei zunehmender Strömungsgeschwindigkeit muss der statische Druck sinken, damit der Gesamtdruck konstant bleibt.

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2 – Strömung am Tragflügel

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Auftrieb durch Kippen

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Auftrieb am Tragflügelprofil

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Stromlinien

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Strömungsgeschwindigkeiten

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Strömungsgeschwindigkeiten

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Tragflügelgeometrie

Profilsehne: Die Verbindungslinie zwischen Profilvorder- und -hinterkante wird Profilsehne genannt, unabhängig davon, wie stark das Profil gekrümmt ist. In extremen Fällen kann die Profilsehne auch außerhalb des Profils verlaufen.

Profiltiefe: Die Länge des Profils in Richtung der Profilsehne. Die Länge des Flügels quer zur Strömungsrichtung heißt Spannweite.

Profildicke: Die „Höhe“ des Profils, gemessen senkrecht zur Profilsehne.

Dickenrücklage: Der Abstand der dicksten Stelle des Profils von der Profilnase.

Anstellwinkel: Der Winkel zwischen Strömungsrichtung und Profilsehne.

Einstellwinkel: Der im Flugzeug fest verbaute Winkel zwischen Profilsehne und Flugzeuglängsachse.

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Auftrieb und Anstellwinkel

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Luftströmung

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Auftrieb und Widerstand

DcAvD 2

21

)(DD cc

LcAvL 2

21

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Widerstandsformen

• Profilwiderstand– Formwiderstand– Reibungswiderstand– Interferenzwiderstand

• Induzierter Widerstand– Anfahrwirbel– Wirbelschleppen

• Gesamtwiderstand

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Bugradverkleidung

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Induzierter Widerstand

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Induzierter Widerstand

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Gesamtwiderstand

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Tragflügelprofile

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Tragflügelgeometrie

Fl ügelstreckung  = Spannweite

Mittlere Profiltiefe

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Grenzschichtzaun

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Winglets

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Abrisskanten

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3 – Kräfte am Luftfahrzeug

Advanced PPL-GuideBand 2

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Fliegen im Gleichgewicht

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Gleitflug

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Gleitflugpolare

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Besondere Flugzustände

• Steigflug– Triebwerksleistung muss zum Beibehalten der

Geschwindigkeit erhöht werden• Sinkflug

– Triebwerksleistung muss zum Beibehalten der Geschwindigkeit reduziert werden

• Kurvenflug– Triebwerksleistung muss erhöht werden, um eine

höhere Geschwindigkeit zu erzielen

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Kurvenflug

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Das Lastvielfache

cos1

Allgemein wächst das Lastvielfache im Kurvenflug

bei einem Querlagewinkel γ mit

chesLastvielfa_ normalSS vv

Kategorie Sicheres Lastvielfaches

Normalflugzeug+3,8g bis -1,52gKunstflug und Trudeln verboten

Nutzflugzeug+4,4g bis -1,76gBeschränkt kunstflugtauglich

Kunstflugzeug+6,0g bis -3,0gVoll kunstflugtauglich

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4 – Steuerung des Luftfahrzeuges

Advanced PPL-GuideBand 2

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Stabilitätsbegriffe

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Statische Stabilität

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Dynamische Stabilität

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Achsen

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Schwerpunkt und Druckpunkt

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Luftkraftresultierende

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Stabilisierung durch Höhenleitwerk

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Bewegungen um die Querachse

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Bewegungen um die Längsachse

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Negatives Wendemoment

Querruder-Sekundäreffekt(Negatives Wendemoment):

Beim Einleiten einer Kurve nur mit Querruder dreht das Flugzeug zunächst entgegen der gewünschten

Kurvenrichtung.

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Bewegungen um die Hochachse

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Längsstabilität

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Querstabilität

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Richtungsstabilität

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Kurvenflug

QuerlageBeschleunigung Geschwindigkeit

0° (Geradeausflug)

1,0 g 100 %

45° 1,4 g 119 %

60° 2,0 g 141 %

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Kurvenflug

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Ruderausgleich

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Trimmung

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Trimmung

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Landeklappen

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Vorflügel

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Störklappen

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5 – Besondere Flugzustände

Advanced PPL-GuideBand 2

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Strömungsabriss

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Ausleiten

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Abkippen

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Trudeln

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Schieberollmoment

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Veränderte Strömungsrichtungen

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Trudeln einleiten