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Luftkraft und Druckpunkt
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Druckpunktwanderung |
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Je nach Anstellwinkel verändert sich auch die Lage des Druckpunkts, sofern nicht druckpunktfeste oder S-Schlag Profile zum Einsatz kommen. Die Druckpunktwanderung hat nun einen großen Einfluß auf die Flugstabilität.
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Kräfte im Flug
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Bei Segelflugzeugen wird eine Teilkraft (Zugkraft) der Gewichtskraft benötigt, um den für den Gleitflug nötigen Vortrieb zu erzeugen. Bei konstanter Geschwindigkeit ist die Luftkraft so groß wie die Gewichtskraft, nur wirken beide gegeneinander. |
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Kräfte im stationären Kurvenflug |
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Im stationären Kurvenflug kommt eine weitere Kraft ins Spiel, die Zentrifugalkraft Fz. |
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FA = AUFTRIEBFL = LUFTKRAFTFz = ZENTRIFUGALKRAFTFzp = ZENTRIPTALKRAFTFG = GEWICHTFGK = KURVENGEWICHT |
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Diese Zentrifugalkraft "Fz" ist horizontal zum Kurvenäußeren gerichtet und muß durch die Teilkraft "Fzp", eine Komponente aus der Luftkraft "FL", wieder ausgeglichen werden. Um dies zu erreichen muß der Tragflügel in eine Querneigung gebracht werden. Die nun entstehende Zentripetalkraft "Fzp" wirkt der Zentrifugalkraft "Fz" entgegen.Im Kurvenflug wird das Flugzeug scheinbar schwerer, weil eine weitere Kraft, das resultierende Kurvengewicht "FGK" aus Gewicht und "Fz", auf das Flugzeug einwirkt und es scheinbar nach unten und nach außen zieht. Das Kurvengewicht ist immer ein Vielfaches des Fluggewichts und muß vom Flügel kompensiert werden. Dabei biegt sich die Tragfläche auf Grund des höheren Kurvengewichts mehr oder weniger stärker durch. Um dieser Kurvengewichtskraft entgegenzuwirken, muß auch die Gesamtluftkraft erhöht werden. Dies wird einerseits durch Erhöhung der Fluggeschwindigkeit und andererseits durch Vergrößerung des Anstellwinkels (ziehen am Höhenruder) erreicht. |
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Die FlächenbelastungDie Flächenbelastung definiert das Verhältnis aus der Flugmasse und der Flügelfläche des Luftfahrzeugs. Flächenbelastung = Masse / Flügelfläche Z. Beispiel : Beträgt das Abfluggewicht des Luftfahrzeugs 500 Kg bei einer Flügelfläche von 10 m2, so ergibt sich eine Flächenbelastung von 50 Kg / m2. |
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Das Lastvielfache |
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Fliegt man eine Kurve, einen Abfangbogen oder einen Looping, so treten immer Zentrifugalkräfte auf, die das Fluggewicht scheinbar erhöhen. Wie im Absatz Kräfte im stationären Kurvenflug beschrieben, muß die Gesamtluftkraft entsprechend erhöht werden um solche Manöver überhaupt durchführen zu können. Das Luftfahrzeug wird nun mit einem Vielfachen der Erdbeschleunigung ( 9,81m/s2) belastet. Das Gewicht erhöht sich scheinbar um diesen Faktor und man spricht vom Lastvielfachen oder g-Kraft. Im stationären Gleitflug beträgt das Lastvielfache 1,00. Fliegt man jedoch eine Kurve oder einen Abfangbogen mit dem Lastvielfachen n=2, so verdoppelt sich scheinbar das Gewicht um das Doppelte. Dabei ist die Gesamtluftkraft doppelt so hoch wie die Gewichtskraft. Ebenso wird der Flügel doppelt so hoch beansprucht.Im Allgemeinen werden Luftfahrzeuge für ein Lastvielfaches von n = - 3 bis n = + 6 ausgelegt, sofern es sich nicht um gerade für den Kunstflug gebaute Flugzeuge handelt. Zusätzlich zum Lastvielfachen eines Luftfahrzeugs wird ein Sicherheitsfaktor von 1,5 eingerechnet, das Bruchlastvielfache beträgt daher ungefähr n = 9.
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Für den Kurvenflug gelten folgende Werte: |
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Querneigung in ° |
0 20 30 40 50 60 70 80 90 |
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Lastvielfaches |
1,00 1,02 1,06 1,15 1,56 2,00 2,92 5,76 ~ |
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