LuRa (Fach) / FE (Lektion)

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  • Was versteht man unter Stabilität? Die Flugzeugbewegung ist stabil, wenn es nach einer Störung ohne Fremdeinwirkung (z.B.Pilot) wieder in die Ausgangslage zurückkehrt.
  • Warum ist eine gute Stabilität so wichtig? Damit der Pilot ‐ eine genaue Fluglage einhalten kann‐ die Flugaufgabe bzw. das Flugmanöver ohne große Anstrengungdurchführen kann‐ den Passagierkomfort erhöhen kann
  • Welche drei Stabilitäten sind in der Flugmechanik definiert? Längsstabilität kennzeichnet die Nickbewegung um die QuerachseRollstabilität (Querstabilität) beschreibt die Rollbewegung um die LängsachseSeitenstabilität (Richtungsstabilität) bedeutet die Gierbewegung um die Hochachse
  • Was versteht man unter statischer und dynamischer Stabilität? Statische Stabilität: Flugzeug kehrt nach Störung ohne Zutun des Piloten in AusganspositionzurückDynamische Stabilität: Nach einer Auslenkung oder Störung geht das Flugzeug ohne Zutundes Piloten wieder in die Ausgangslage zurück. Der Bewegungsablauf kann dabei gleichförmigsein oder einer Schwingung entsprechen.Die statische Stabilität ist Voraussetzung für die dynamische Stabilität.
  • Was versteht man unter losem und unter festem Ruder? Beim Losen Ruder bewegt sich die Ruderfläche immer entsprechend der auf sie wirkendenLuftkräfte.Beim festen Ruder bleibt die Ruderfläche unabhängig von den Luftkräften in dereingenommenen Stellung ( da durch Hydraulikzylinder o.ä. festgehalten ).
  • Was versteht man unter Steuerbarkeit und was ist dabei zu beachten? Pilot muss ohne große Anforderungen oder Anstrengungen jeden Flugzustand erreichenkönnen und von einem zum anderen Flugzustand wechseln können außerdem muss er ihntrotz äußer Störungen einhalten können. Steuerkräfte und Steuerwege der Bedienelementedürfen bestimmte Werte nicht überschreiten und für den Piloten einen angenehmenZusammenhang aufweisen. Mit zunehmendem Steuerweg müssen Steuerkräfte größerwerden. Beim loslassen der Bedienelemente müssen diese in die Ausgangslagezurückkehren. Steuerkräfte müssen so bemessen sein das der Pilot die Grenzlasten nichtüberschreiten kann und vor ein Überbeanspruchung des Flugkörpers gewarnt wird.
  • Welche Steuerungsarten gibt es? Längssteuerung:Beschreibt die Steuerung um die Querachse (Nickbewegung). Das Nickmoment wird über dasHöhenruder erzeugt. Höhenruderausschläge hängen von der Schwerpunktlage ab.Nickmomentenausgleich ist bei einem Flugzustand mit hohem CA‐Wert (Start, Landung)schwierig zu erfüllen.Quersteuerung:Durch den Ausschlag der Querruder entsteht ein Rollmoment um die Längsachse. Durch dieunterschiedlichen Widerstände der beiden Querruder entsteht ein negativesWendemoment. Dieses kann durch unterschiedlich weites ausschlagen der Querrudervermieden werden.Seitensteuerung:Steuerung um die Hochachse. Seitenruder müssen so bemessen sein das beim Ausfall einesTriebwerks das Momentengleichgewicht wieder hergestellt werden kann. Das Seitenruderwird beim Rollen auf der Bahn oder beim Start zur Richtungsstabilität eingesetzt. DieWirkung muss außerdem ausreichen um bei einem Seitenwind von ca. 20% derAbhebegeschwindigkeit noch ein Momentenausgleich zu erwirken.
  • Was versteht man unter Trimmen des Flugkörpers? Trimmen heißt beim Flugzeug den Steuerknüppel kraftfrei machen. Dieses geschieht durchverstellen von Flossen, ausschlagen von Trimmrudern oder Verlagerung von Massengeschehen. Wenn das Flugzeug ausgetrimmt ist wird der aktuelle Flugzustand durchMomentengleichgewicht beibehalten. Flugzeug kann um alle drei Achsen getrimmt werden.Bei Flugzeugen sollen alle Flugzustände voll austrimmbar sein die länger als 10 Minutenbeibehalten werden müssen. Ausgetrimmt ist ein Flugzeug wenn erst nach 20 SekundenAbweichungen an der ausgetrimmten Lage bemerkbar sind.
  • Was versteht man unter Trimmbarkeit? Die Trimmbarkeit bestimmt mit welchem Aufwand und welcher Anstrengung ein Flugzeugvom Piloten ausgetrimmt werden kann.
  • Was versteht man unter Störanfälligkeit? Unter Störanfälligkeit wird die Anfangsamplitude der Flugzeugbewegung verstanden, dienach einer Störung auftritt, z.B. nach einer Windböe. Gute Flugeigenschaften bedeuten nichtnur eine gute Dämpfung sondern auch, dass die Auswirkung einer Störung gering ist.
  • Was versteht man unter Druckpunkt und Neutralpunkt? Der Druckpunkt ist der Schnittpunkt der Wirkungslinie der resultierenden Luftkraft mit derProfilsehne. Bezogen auf den Druckpunkt ist das am Profil angreifende Moment gleich Null.Symmetrische Profile sind Druckpunktfest und der Druckpunkt liegt im ¼ Punkt des Profils.Bei gewölbten Profilen wandert der Druckpunkt mit zunehmendem Anstellwinkel nachvorne.Für die Stabilitätsbetrachtung wird der Neutralpunkt herangezogen. Als Neutralpunktbezeichnet man den Bezugspunkt, bei dem eine Änderung des Auftriebs keineMomentenänderung zur Folge hat.Bei symmetrischen Profilen ist die Lage des Druckpunktes und die Lage des Neutralpunktesidentisch. Neutralpunkt : dcm/dcA=0 und M=M0
  • Um welche Achsen ist die Längsbewegung definiert? Die Längsbewegung ist die Translationsbewegung in x und z Richtung sowie dieNickbewegung als Rotation um die y Achse.
  • Was versteh man unter der statischen Längsstabilität? Um ein Rückführendes Nickmoment erzeugen zu können muss für statische Längsstabilitätder Neutralpunkt des Flugzeuges hinter dem Flugzeugschwerpunkt liegen.􀰡􀯖􀯠􀰡􀰈<0 und 􀰡􀯖􀯠􀰡􀯖􀯔<0 sowie cm0‘>0
  • Was ist das Stabilitätsmaß und wie wird es Bezeichnet? Das Stabilitätsmaß ist gekennzeichnet mit σ = (rG‐rN)/lμ = 􀰡􀯖􀯠􀰡􀯖􀮺= ‐0,05 bis ‐0,1.Für gute Flugeigenschaften in der Längsbewegung muss der Flugzeugschwerpunkt 5‐10% vonlμ vor dem Flugzeugneutralpunkt liegen.
  • Was wird beim Aufstellen der Nickmomentengleichung berücksichtigt? In der Nickmomentengleichung werden alle Momente um den Schwerpunkt berücksichtigt.Dazu zählen MFlügel , MHöhenleitwerk , MFahrwerk , MRumpf , MGondeln , MSchub
  • Mit welchem Staudruck wird am Höhenleitwerk gerechnet und warum? Da die Umströmung des Höhenleitwerks durch die Flügelumströmung beeinflusst wird mussfür die Definition der Leitwerkskräfte und Momente mit dem Staudruck qH am Höhenleitwerkgerechnet werden.
  • Welchen Einfluss hat das Rumpfmoment? Das Rumpfmoment wirkt instabilisierend auf das Gesamtnickmoment des Flugzeuges, da espositiv ist.
  • Wodurch wird der Einfluss der statischen Längsstabilität des Flügels hauptsächlich bestimmt? Der Einfluss des Flügels auf die statische Längsstabilität wird Hauptsächlich von der Lage desFlugzeugneutralpunktes zum Flugzeugschwerpunkt bestimmt.
  • Was versteht man unter dem Abwindwinkel und wie wird dieser bezeichnet? Der Abwindwinkel ε ist der Winkel zwischen Anströmrichtung des Flügels und derAnströmrichtung des Höhenleitwerks. Er wird durch den Abwind des Flügels induziert.
  • Wie beeinflusst das Höhenleitwerk die statische Längsstabilität? Das Höhenleitwerk hat eine stark stabilisierende Wirkung auf die statische Längsstabilität.
  • Welche Größen des Höhenleitwerks haben einen großen Einfluss auf die stat. Längsstabilität? Das Profil, die Abmessungen und der Hebelarm. Jedoch nicht der Höhenruderausschlag.
  • Wie beeinflusst der Schub die statische Längsstabilität? Der Schub hat einen geringen Einfluss der eigentlich vernachlässigt werden kann.Durch den Strahl erhöht sich der Staudruck am Höhenleitwerk und dies vergrößert denstabilisierenden Einfluss des Höhenleitwerks. Außerdem beeinflusst der Strahl denAbwindwinkel am Höhenleitwerk was zu einer Stabilitätsverbesserung führt. Durch den Propellerstrahl wird die Umströmungsgeschwindigkeit des Flügels erhöht wodurch sich derAuftrieb ändert.
  • Welchen Einfluss hat der Flug in Bodennähe auf die stat. Längsstabilität? Durch den größeren Auftrieb in Bodennähe verringert sich die destabilisierende Wirkung desFlügels und steigert die stabilisierende Wirkung des Höhenleitwerks geringfügig.
  • Wie wird die statische Längsstabilität bei Nurflügelflugzeugen erreicht? Durch Profile mit Positiven Nullmomenten wie S‐Schlag – Profile oder Profile mit negativerWölbung . Eine stabile Flügelfläche kann durch Verwindung eines gepfeilten Flügels erreichtwerden. Dadurch wird im inneren Flügelbereich Auftrieb und im äußeren FlügelbereichAbtrieb erzeugt und so ein positives Nickmoment am Flügel hervorgerufen, das dass negativeNullmoment des Flügels ausgleicht.
  • Wie ist der unterschiedliche Einfluss eines losen und festen Höhenruders auf die statische Längsstabilität? Da beim losen Ruder die Ruderfläche nicht trägt, verringert sich die stat. Längsstabilitätaufgrund der geringeren Höhenleitwerksfläche.
  • Wodurch ist die vordere und hintere Schwerpunktlage begrenzt? Da der Neutralpunkt immer ausreichend weit hinter dem Schwerpunkt liegen muss ist diehintere Schwerpunktlage begrenzt.Die vorderste Schwerpunklage ist durch den maximalen Auftriebsbeiwert, den erforderlichenHöhenruderausschlag und durch die notwendige Steuerkraft begrenzt.Dies betrifft vor allen Dingen den Landeanflug, da dort das Momentengleichgewicht beieinem hohem Auftrieb mit Hilfe des Höhenruders gehalten werden muss.
  • Was Fahrstabilität und wie ist diese definiert? Unter Fahrstabilität versteht man das ein positiver Höhenruderausschlag eine Fahrtzunahmeund ein negativer Höhenruderausschlag eine Fahrtabnahme bewirkt.
  • Was versteht man unter Maövrierfähigkeit? Durch ziehen am Höhenruder überführt man das Flugzeug in eine kreisförmige Flugbahn.Unter Manövrierfähigkeit versteht man nun die Steuerbarkeit und die Stabilität währenddieses Flugmanövers.Ausschlaggebend für die Manövrierfähigkeit eines Flugzeug ist der notwendigeHöhenruderausschlag und die dazugehörige Steuerkraft. Als Maß für die Manövrierfähigkeitgelten die beiden Größen Höhenruderausschlag zu Lastvielfachen und Steuerkraft zuLastvielfachen. Je kleiner diese Werte sind desto manövrierfähiger ist das Flugzeug.
  • Was ist der Manöverpunkt? Bei sich ändernder Anströmrichtung verschiebt sich der Neutralpunkt des Flugzeuges.Diese neue Lage wird als Manöverpunkt oder als Manöverneutralpunkt bezeichnet. Er istausschlaggebend für die Stabilität des Flugzeugs beim hochziehen.
  • Was versteht man unter dem Lastviefachen? Als Lastvielfache wird das Verhältnis von Auftrieb zu Gewichtskraft bezeichnet.n = 􀮺􀯀
  • Was versteht man unter dem Manövermaß? Bei festem Ruder gibt das Manövermaß den Abstand zwischen Neutralpunkt undManöverneutralpunkt an.
  • Wovon hängt die Steuerkraft ab? Die Steuerkraft hängt im wesentlichen vom Staudruck und damit von der Geschwindigkeitsowie dem Auftriebsbeiwert ab.
  • Wie wird in modernen Verkehrsflugzeugen die Steuerhandkraft simuliert? Da in modernen Verkehrsflugzeugen die Ruderausschläge hydraulisch gesteuert werden wirddem Piloten eine Steuerhandkraft simuliert. Dieses geschieht über eine Federfesslung derBedienelemente. Die Steifigkeit der Federn nimmt mit der Geschwindigkeit des Flugzeugeszu.
  • Was versteht man unter Stabilitätshandkraft? Unter Stabilitätshandkraft versteht man für die Flugeigenschaften des Horizontalflugeswichtigen Gradienten von Handkraftänderung zu Geschwindigkeitsänderung. Imausgetrimmten Zustand ist die Stabilitätshandkraft null.
  • Was versteht man unter dem Gradienten „Steuerkraft pro Lastvielfaches“? Als Maß für die Manövrierfähigkeit gilt u.a. auch das Verhältnis von Steuerkraft zuLastvielfachen. Dieser Gradient bestimmt, mit welcher Handkraft der Pilot beim Hochziehenein bestimmtes Lastvielfaches bzw. einen bestimmten Kurvenradius erreicht.Der Steuerkraftgradient hängt proportional von der aerodynamischen Übersetzung, derFlächenbelastung, den Derivativa crm und cmη und von der stat. Stabilität d.h. von derSchwerpunktlage ab. Bei der vordersten Schwerpunktlage ist darauf zu achten, das dassVerhältnis Steuerkraft zu Lastvielfachem den maximal zulässigen Wert nicht überschreitet.
  • Welche Trimmungsmöglichkeiten gibt es? Rudertrimmung, Flossentrimmung und SchwerpunktverlagerungMit dem Nachteil das sich bei der Schwerpunktverlagerung die stat. Längsstabilität ändert.
  • Welche Möglichkeiten der Rudermomentenentlastung gibt es? Mit Hilfsrudern. Die erste Möglichkeit besteht darin das Ruder direkt mit dem Knüppelanzusteuern und durch eine starre Kopplung zwischen Ruder und Hilfsruder kommt es zueiner bis zu 50%igen Steuerkraftentlastung. Die zweite Möglichkeit bietet das so genannteFlettnerruder bei dem das Hilfsruder direkt angesteuert wird. Durch eine aerodynamischeKraft am Hilfsruder ergibt sich eine Ruderauslenkung. Die Steuerkraftentlastung beträgthierbei bis zu 90%.
  • Was ist der Hänge oder Rollwinkel und wie wird er bezeichnet? Die Lageabweichung aus der Horizontalebene wird als Hängewinkel φ bezeichnet.
  • Was ist der Azimut oder Gierwinkel? Die Ausrichtung der Flugzeuglängsachse zu einer geodätischen Richtung (meist geographischNord) ψ.
  • Was versteht man unter dem Schiebwinkel? Der Winkel zwischen Flugzeuglängsachse und der Fluggeschwindigkeit wird als Schiebewinkelβ bezeichnet. Er ist positiv wenn das Flugzeug von rechts angeblasen wird. sin β = v/V (VFluggeschwindigkeit und v Seitengeschwindigkeit)
  • Was versteht man unter dem Bahnazimut? Der Winkel zwischen Fluggeschwindigkeit und der geographischen Richtung χ.
  • Was versteht man unter dem Schieben des Flugzeugs? Weicht der Geschwindigkeitsvektor aus der Symmetrieebene des Flugkörpers ab, so sprichtman vom Schieben des Flugzeugs.
  • Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Azimut, dem Schiebewinkel und dem Bahnazimut? Χ = ψ + β
  • Was versteht man unter dem Wenderoll oder Gierrollmoment? Durch das Gieren wird ein Flügel Stärker und der andere schwächer angeblasen. An einemFlügel entsteht ein zusätzlicher Auftrieb und am anderen Abtrieb. Dadurch entsteht ein Moment um die Längsachse, dass als Gier oder Wenderollmoment Lr bezeichnet wird. Es istpositiv wenn es die eingeleitete Gierbewegung unterstützt.
  • Was versteht man unter Gierdämpfung? Die Gierbewegung selbst verursacht eine relative Anblasung ΔV des Seitenleitwerks. Dadurchergibt sich ein gegen die eingeleitete Gierbewegung wirkendes Giermoment, die sogenannteGierdämpfung Nr.Gierdämpfung wird hauptsächlich durchs Seitenleitwerk hervorgerufen. Der Rumpf trägt zurGierdämpfung nur 10% bis max. 20% dazu bei. Flügel kann vernachlässigt werden.Bei geregelten Flugzeugen wird die Gierdämpfung künstlich dadurch erhöht, das proportionalzur Giergeschwindigkeit das Seitenruder ausgeschlagen und so ein entgegenwirkendesGiermoment erzeugt wird. Man spricht vom Gierdämpfer.
  • Was versteht man unter dem Rollgiermoment? Durch das Auslenken der Querruder haben beide Flügel einen unterschiedlichen Widerstand.Dadurch ergibt sich ein Giermoment Nξ und durch den unterschiedlichen Auftrieb einRollmoment Lξ. Durch das Rollen des Flugzeugs wird auch das Seitenleitwerk angeblasen unddie dadurch entstehende Seitenkraft YSLW erzeugt ein Gier‐ bzw. Wendemoment, dasssogenannte Rollgiermoment Np.
  • Was versteht man unter Rolldämpfung? Das Rollen selbst verursacht am linken und rechten Flügel von der Richtung herunterschiedliche zusätzliche Anströmungen . Dadurch ergibt sich ein gegen die eingeleiteteRollbewegung wirkendes Rollmoment, die sogenannte Rolldämpfung Lp.
  • Was versteht man unter der Schiebeseitenkraft? Wird das Flugzeug unter einem Schiebewinkel β angeströmt, so entsteht eine Seitenkraft, dieSchiebeseitenkraft Yβ. Zu dieser Seitenkraft tragen mit unterschiedlicher Größe alle Bauteiledes Flugkörpers bei. Der Wesentliche Anteil kommt hierbei vom Seiteleitwerk.
  • Was versteht man unter statischer Seitenstabilität? Ein Flugzeug ist statisch seitenstabil, wenn bei einer Änderung der Anströmrichtung(Schiebewinkeländerung) ein Giermoment erzeugt wird, das den Flugkörper in dieAnströmrichtung hinein dreht. Dieses Giermoment ist das Schiebegeirmoment Nβ. Durchdieses Moment wird beim Flugzeug die statische Seitenstabilität erreicht.􀰡􀯖􀯡􀰡􀰉>0
  • Wie kann die stabilisierende Wirkung des Seitenleitwerks erhöht werden? Durch einen höheren Wert des Schiebeseitenbeiwerts , durch einen größeren Hebelarm ,einegrößere Seitenleitwerksfläche und durch zusätzliche Flossen (Dorsal fin , Ventral fin).

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