Lastannahmen Fragen
exemplarische Fragen zu Lastannahmen, ohne 14, 22, 23, 24, 28, 29, 32, 36, 38
exemplarische Fragen zu Lastannahmen, ohne 14, 22, 23, 24, 28, 29, 32, 36, 38
1) Nennen Sie 3 Gesetze oder Verordnungen aus dem Bereich der Luftfahrt. Was wird jeweils geregelt?
- LuftBO (regelt den Betrieb von Luftfahrtgeräten)
- LuftGerPO (stellt durch festgelegte Prüfverfahren die Verkehrssicherheit fest)
- Luftverkehrsordnung (regelt den Luftverkehr)
2) Erklären Sie folgende Abkürzungen: MTOW, MLW, DOW
- MTOW - maximales Abfluggewicht [Max Take Off Weight]
- MLW - maximales Landegewicht [Max Landing Weight]
- DOW - Betriebsleergewicht ohne Kraftstoff [Dry Operating Weight]
3) Sie sollen aus einer angezeigten Fluggeschwindigkeit eine wahre Geschwindigkeit bestimmen, wie gehen Sie vor? Welche Fehler müssen Sie berücksichtigen?
IAS ➞ BAS ➞ CAS ➞ EAS ➞ TAS ➞ Ground Speed
Fehler: Systemfehler, Einbaulage, Kompressibilitätsfehler, Dichtefehler
[Indicated ➞ Basic ➞ Calibrated ➞ Equivalent ➞ True Air Speed ➞ Ground Speed]
4) Nennen Sie 2 gebräuchliche Fahrwerksanordnungen. Wie kann man die Last-Weg-Kurve eines Federbeins beeinflussen (Skizze)?
- Bugfahrwerk, Spornradfahrwerk
- Mit einem Stift, der den Engpass im Fahrwerkszylinder in Abhängigkeit des Federwegs verengt, kann die Last-Weg-Kurve beeinflusst werden
5) Zeichnen Sie ein Nutzlast-Reichweiten-Diagramm und erklären Sie, wodurch die einzelnen Begrenzungslinien beeinflusst werden. Kennzeichnen Sie die Überführungsreichweite. Wodurch zeichnet sich diese aus?
Beeinflussung: Durch Variation von Treibstoffmasse und Nutzlast kommt es zur Änderung der Reichweite
Überführungsreichweite: Maximaler Treibstoffanteil ohne Nutzlast
6) Wie wirkt sich beim Böendurchflug die Flächenbelastung eines Flugzeugs auf das Böenlastvielfache aus? Nennen Sie einen weiteren Faktor, von dem das Böenlastvielfache abhängt. (Welchen Einfluss haben Flügelstreckung und Flugmase auf das Böenlastvielfache eines Flugzeuges?)
- \(\Delta n \propto \frac{1}{G/S_F}\)
- \(\Delta n \propto U,V,c_{A\alpha}\)
- Flügelbelastung: Böe meist nicht dimensionierend
- Einzelmassen: Böe oft dimensionierend
7) Sie haben ein Flugzeug mit Treibstofftank im Rumpf und in den Tragflügeln sowie Wingtip-Zusatztanks. In welcher Reihenfolge müssen die drei verschiedenen Tanks entleert werden, um das Flügelwurzelbiegemoment möglichst gering zu halten? Begründen Sie Ihre Meinung.
- das max. Wurzelbiegemoment ergibt sich bei MZFW [Max Zero Fuel Weight] (vorgegebenes MTOW)
- daher: 1. Rumpftank ➞ 2. Flügeltank ➞ 3. Wingtip-Tank
8) Kreuze Sie in der folgenden Tabelle an, zu welchem Flügelgrundriss die drei skizzierten \(c_a\)-Verteilungen jeweils gehören:
(siehe Bild)
9) Nennen Sie zu den folgenden Luftfahrzeugen die für die entsprechende Kategorie geltende Bauvorschrift
- A340, B777, Do 328
- icaré 2, LS1, ASW 24
- Cessna 172, Piper PA-28
- Motorsegler
Nach welchen Merkmalen erfolgt eine Zuordnung zu diesen Bauvorschriften?
- CS25/FAR25: A340, B777, Do 328
- CS 23/FAR23: Cessna 172, Piper PA-28
- JAR22/CS22: icaré 2, LS1, ASW24, Motorsegler
Zuordnung erfolgt über MTOW und Passagieranzahl
10) Welche definierte Geschwindigkeit wird bei den Bemessungsfluggeschwindigkeiten für die Lastannahmen verwendet (engl. Abkürzung und dt. Bezeichnung)? Warum? Worin liegen die Unterschiede zur IAS ?
- Verwendung von EAS (Equivalent Airspeed | äquivalente Fluggeschwindigkeit)
\(v_{EAS} = v_{TAS}\sqrt{\frac{\rho}{\rho_0}}\) und \(A_{max} = \frac{1}{2} \rho v^2_{EAS} c_{Amax} S\)
- Sie ist eine fiktive Geschwindigkeit, die über die aerodynamischen Verhältnisse Auskunft gibt. Bei gleicher Äquivalenter Geschwindigkeit erzeugt ein Luftfahrzeug stets denselben Auftrieb, unabhängig von der Dichte der umgebenden Luft.
Für Kleinflugzeuge stimmt die EAS wegen der geringen Geschwindigkeiten und Flughöhen noch in ausreichender Näherung mit CAS oder sogar IAS überein und muss nicht eigens ermittelt werden.
- Die IAS ist proportional zum dynamischen Druck (Gesamtdruck minus statischer Druck) und somit zur Luftdichte. In großer Höhe ist also die IAS bei gleicher Geschwindigkeit relativ zur Luft kleiner. Bei gleichem Staudruck hat das Flugzeug den gleichen Auftrieb und es wirken dieselben strukturellen Kräfte auf das Flugzeug, egal in welcher Höhe es sich befindet.
11) Kreuzen Sie in der folgenden Tabelle an, welches der drei Fluggewichte jeweils das aufgeführte Designkriterium begrenzt bzw. das aufgeführte Bauteil dimensioniert (Mehrfachnennungen möglich).
(siehe Bild, Antworten nicht gesichert richtig)
12) Geben Sie kurze Definitionen für die wahre Geschwindigkeit (TAS) und die angezeigte Geschwindigkeit (IAS). Was ist der Unterschied zur Geschwindigkeit über Grund?
- TAS: Geschwindigkeit eines Flugzeuges über Grund relativ zur umgebenden Luft
- IAS: Geschwindigkeit, die ein im Flugzeug eingebauter Staudruckmesser mit verschiedenen Anzeigefehlern behaftet anzeigt
- bei ruhender Luft ist TAS identisch mit der Geschwindigkeit im erdfesten Koordinatensystem
13) Geben Sie für 3 verschiedene Kategorien von Luftfahrzeugen die zugehörigen Bauvorschriften an:
- kleine zivile Flugzeuge
- Segelflugzeuge und Motorsegler
- zivile Transportflugzeuge
- kleine zivile Flugzeuge: JAR 23/FAR 23
- Segelflugzeuge und Motorsegler: JAR 22/CS 22
- zivile Transportflugzeuge: JAR 25/FAR 25
15) Nennen Sie mindestens 3 Parameter von denen die Strukturbelastung bei einem stationären Manöver eines Flugzeuges abhängt
- Lastfaktor \(n_z\)
- \(C_a\)-Konfiguration [Klappenstellungen etc]
- Höhe
- Geschwindigkeit/Machzahl
- Masse und Massenverteilung
16) Skizzieren Sie ein Böen-v-n-Diagramm. Zeichnen Sie für eine positive und eine negative Böe jeweils eine Böenlinie ein.
(siehe Bild)
17) Es gibt 2 Arten von abrupten Manövern: Wie heißen sie und worin liegt der Unterschied? Skizzieren Sie die Rollgeschwindigkeit p über der Zeit t nach einem abrupten Querruderausschlag, der nicht zurückgenommen wird.
- gesteuertes (checked) Manöver → abrupter Ruderausschlag nach oben (ziehen), anschließend abrupter Ruderausschlag in Neutralstellung (drücken)
- ungesteuertes (unchecked) Manöver → abrupter Ruderausschlag nach oben (ziehen), anschließend beibehalten des Ausschlages
18) Welche Geschwindigkeiten kennen Sie? Nennen Sie 3 davon und erklären Sie sie kurz.
- \(v_A\)(design maneuvering speed) Bemessungs-Manövergeschwindigkeit
- \(v_B\)(design speed for max gust intensity) Bemessungsgeschwindigkeit für die Böenstärke
- \(v_C\)(design cruising speed) Bemessungsreisefluggeschwindigkeit
- \(v_D\)(design dive speed) Bemessungshöchstgeschwindigkeit
- \(v_F\)(flaps full extension speed) Bemessungsgeschwindigkeit bei ausgefahrenen Klappen
- \(v_S\) (stall speed) Überziehgeschwindigkeit
19) Wo tritt beim Abfangbogen das höchste Lastvielfache auf, warum?
Es tritt am tiefsten Punkt des Abfangbogens auf.
\(n_z = \frac{v^2}{Rg} + cos(\gamma)\) Maximum bei \(\gamma = 0°\)
20) Welcher Böengeschwindigkeit muss ein Flugzeug nach FAR 25 bei \(v_D\) und in einer Flughöhe bis 20.000ft standhalten? Welcher Böengeschwindigkeit bei \(v_C\) ?
\(v_D\): U = 25 fps
\(v_C\): U = 50 fps
[fps = foot/s]
21) Wodurch wird der Unterschied zwischen der wahren Fluggeschwindigkeit TAS und der angezeigten Fluggeschwindigkeit IAS bedingt? Wie wird die gedachte Geschwindigkeit in MSL (Meereshöhe) bezeichnet, die den gleichen Staudruck q erzeugt wie die TAS in der aktuellen Flughöhe?
• Die TAS wird niemals vom Wind beeinflusst, sondern nur die GS und somit die Zeit, in der das Flugziel erreicht wird! Bei Windstille gilt: GS = TAS!
• Je nach Gewicht darf das Flugzeug eine bestimmte IAS nicht unterschreiten (z.B. 140 kts), damit sicher genug Auftrieb produziert wird. Um strukturelle Schäden zu vermeiden darf eine bestimmte IAS aber auch nicht überschritten werden (z.B. 340 kts). Wie hoch das Flugzeug fliegt, wie groß die TAS oder GS dabei ist, spielt überhaupt keine Rolle. Für die Flugsicherheit ist alleine die IAS-Anzeige von Bedeutung, daher ist das die wichtigste Geschwindigkeitsanzeige.
• EAS ist die Geschwindigkeit, die das Flugzeug in Meereshöhe bei der gleichen Staudruckmesseranzeige wie in einer beliebigen Höhe hätte.
25) Warum wird die EAS für die Lastannahmen verwendet? Wie definiert sich die sogenannte „Äquivalente Fluggeschwindigkeit“ EAS (Equivalent Airspeed)?
• Sie ist eine fiktive Geschwindigkeit, die über die aerodynamischen Verhältnisse Auskunft gibt.
• Bei gleicher Äquivalenter Geschwindigkeit erzeugt ein Luftfahrzeug stets denselben Auftrieb, unabhängig von der Dichte der umgebenden Luft.
• \(v_{EAS} = v_{TAS} \sqrt{\frac{\rho}{\rho_0}}\)
26) Erläutern Sie kurz und mit Ihren eigenen Worten, was ein V-n-Diagramm aussagt. Skizzieren Sie es und markieren Sie \(v_A\) , \(v_C\) und \(v_D\).
Das V-n-Diagramm ist die von Lufttüchtigkeitsbehörden definierte Darstellung des max. Lastfaktors n_zmax über der Geschwindigkeit (EAS) bei definierten Konfigurationen.
27) Wodurch unterscheidet sich das berechnete Böenlastvielfache bei Annahme einer (1-cos)–Böe in Relation zur Annahme einer abrupten Böe? Welche dieser beiden Böenformen ist den Bauvorschriften zugrunde gelegt? Skizzieren Sie die beiden Böenformen.
• Da bei realen Böen kein sprunhafter Anstieg der Geschwindigkeit auftritt, repräsentiert der K-Wert den Maximalwert der Böenbelastung. Die Wirkung einer realen Böe lässt sich durch eine konstante Geschwindigkeitsverteilung nur begrenzt erfassen. Um den Einfluss diskreter Böen etwas realitätsnäher untersuchen zu können, werden sie durch (1-cos)-Böen approximiert.
• Den Bauvorschriften ist die (1-cos)-Böe zugrunde gelegt.
30) Ein Verkehrsflugzeug fliegt (a) mit nahezu vollen Tragflächentanks, (b) mit nahezu leeren Tragflächentanks, in dieselbe Böe ein. In welchem Fall sind die in der Struktur hervorgerufenen Lasten größer?
Lastfall (b) bewirkt höhere Strukturbelastung. Die Tr gheitslasten des Treibstoffs (Abfang- und Böenbelastungen) entlasten das Tragwerk.
31) Während einer stationären Rollbewegung um die Flugzeug-Längsachse mit konstantem Querruderausschlag kommt es zu einer Veränderung der Auftriebsverteilung infolge dieses Rollmanövers. (Stichwort: effektive Anstellwinkeländerung).
Diese zusätzliche Auftriebskraft während des Rollmanövers... [Antwort ???]
33) Nach welcher Bauvorschrift sind Motorsegler zuzulassen? Wie viele Sitzplätze darf ein solches Flugzeug maximal haben?
- CS22
- max 2 Passagiere
- MTOW max. 850 kg
34) Was sind die Vor- und Nachteile einer Anordnung der Triebwerke am Flugzeugheck. Nennen Sie jeweils 2 Vor- und Nachteile.
- Wartbarkeit, schlechte Akustik und starke Vibrationen
- großes Biegemoment am Flügel im Flug aufgrund der nicht vorhandenen Treibwerke
+ kleineres Moment um die Hochachse bei Triebwerksausfall
+ kürzere Fahrwerke und Treppen
+ größerer Auftriebsbeiwert des Flügels durch Fehlen der pylons und flap cutouts
35) Welche Möglichkeiten gibt es beim Kurvenflug die Höhe konstant zu halten? Wie verhält sich das Wurzelbiegemoment im Kurvenflug? Wie groß ist das Lastvielfache bei einem Kurvenflug mit einem Neigungswinkel von 60°?
• Konstanthalten der Höhe durch Verwendung des Seitenruders (pitchen)
• Durch den Querruderausschlag kommt es zu unterschiedlichen Auftriebsverteilung an den Flügeln. Damit auch zum unterschiedlichen Wurzelbiegemoment. Durch die Rollbeschleunigung entstehen örtliche Trägheitslasten dP, die den Flügel entlasten. Zu jedem Zeitpunkt t ergibt sich eine andere Last- und Biegemomentenverteilung am Tragflügel.
Das Lastvielfache bewirkt aber ein höheres Wurzelbiegemoment.
• Das Lastvielfache bei 60° ist: n = 1/cos(phi) = 2
37) Geben Sie 3 verschiedene Kategorien von Luftfahrzeugen die zugehörigen Bauvorschriften an. Nach welchen Merkmalen erflogt eine Zuordnung zu diesen Bauvorschriften?
• CS23/FAR23: kleine zivile Flugzeuge
• JAR22/CS22: Segelflugzeuge und Motorsegler
• CS25/FAR25: zivile Transportflugzeuge
• FAR27: Hubschrauber "normal"
• FAR29: Hubschrauber "Transport"
Merkmale:
• MTOW
• Anzahl der Passagiere
39) Geben sie den Zusammenhang zwischen Bruchlasten und sicheren Lasten an.
• Bruchlast (ultimate load) = sichere Last (limit load) * 1,5
40) Wie ist die Bemessungs-Manövergeschwindigkeit \(v_A\) definiert und welche Bedeutung hat sie für
den Piloten eines Flugzeuges?
- \(v_A = v_S \sqrt{n}\)
- ist die max. Geschwindigkeit, bei der die Ruder noch voll ausgeschlagen werden dürfen (ohne dass die Struktur Schaden nimmt)
(- ist die Geschwindigkeit, bei der mit \(c_{A_{max}}\)das Lastvielfache n erreicht wird)
Z1) Welche Physikalische Bedeutung hat der Böen-Abminderungsfaktor?
berücksichtigt Massenträgheit (Flugzeug geht mit Böe mit) und dass Böen nicht schlagartig auftreten (1-cos Form)
-
- 1 / 32
-
Lernkarten
1) Nennen Sie 3 Gesetze oder Verordnungen aus dem Bereich der Luftfahrt. Was wird jeweils geregelt?
- LuftBO (regelt den Betrieb von Luftfahrtgeräten)
- LuftGerPO (stellt durch festgelegte Prüfverfahren die Verkehrssicherheit fest)
- Luftverkehrsordnung (regelt den Luftverkehr)
2) Erklären Sie folgende Abkürzungen: MTOW, MLW, DOW
- MTOW - maximales Abfluggewicht [Max Take Off Weight]
- MLW - maximales Landegewicht [Max Landing Weight]
- DOW - Betriebsleergewicht ohne Kraftstoff [Dry Operating Weight]
3) Sie sollen aus einer angezeigten Fluggeschwindigkeit eine wahre Geschwindigkeit bestimmen, wie gehen Sie vor? Welche Fehler müssen Sie berücksichtigen?
IAS ➞ BAS ➞ CAS ➞ EAS ➞ TAS ➞ Ground Speed
Fehler: Systemfehler, Einbaulage, Kompressibilitätsfehler, Dichtefehler
[Indicated ➞ Basic ➞ Calibrated ➞ Equivalent ➞ True Air Speed ➞ Ground Speed]
4) Nennen Sie 2 gebräuchliche Fahrwerksanordnungen. Wie kann man die Last-Weg-Kurve eines Federbeins beeinflussen (Skizze)?
- Bugfahrwerk, Spornradfahrwerk
- Mit einem Stift, der den Engpass im Fahrwerkszylinder in Abhängigkeit des Federwegs verengt, kann die Last-Weg-Kurve beeinflusst werden
5) Zeichnen Sie ein Nutzlast-Reichweiten-Diagramm und erklären Sie, wodurch die einzelnen Begrenzungslinien beeinflusst werden. Kennzeichnen Sie die Überführungsreichweite. Wodurch zeichnet sich diese aus?
Beeinflussung: Durch Variation von Treibstoffmasse und Nutzlast kommt es zur Änderung der Reichweite
Überführungsreichweite: Maximaler Treibstoffanteil ohne Nutzlast
6) Wie wirkt sich beim Böendurchflug die Flächenbelastung eines Flugzeugs auf das Böenlastvielfache aus? Nennen Sie einen weiteren Faktor, von dem das Böenlastvielfache abhängt. (Welchen Einfluss haben Flügelstreckung und Flugmase auf das Böenlastvielfache eines Flugzeuges?)
- \(\Delta n \propto \frac{1}{G/S_F}\)
- \(\Delta n \propto U,V,c_{A\alpha}\)
- Flügelbelastung: Böe meist nicht dimensionierend
- Einzelmassen: Böe oft dimensionierend
7) Sie haben ein Flugzeug mit Treibstofftank im Rumpf und in den Tragflügeln sowie Wingtip-Zusatztanks. In welcher Reihenfolge müssen die drei verschiedenen Tanks entleert werden, um das Flügelwurzelbiegemoment möglichst gering zu halten? Begründen Sie Ihre Meinung.
- das max. Wurzelbiegemoment ergibt sich bei MZFW [Max Zero Fuel Weight] (vorgegebenes MTOW)
- daher: 1. Rumpftank ➞ 2. Flügeltank ➞ 3. Wingtip-Tank
8) Kreuze Sie in der folgenden Tabelle an, zu welchem Flügelgrundriss die drei skizzierten \(c_a\)-Verteilungen jeweils gehören:
(siehe Bild)
9) Nennen Sie zu den folgenden Luftfahrzeugen die für die entsprechende Kategorie geltende Bauvorschrift
- A340, B777, Do 328
- icaré 2, LS1, ASW 24
- Cessna 172, Piper PA-28
- Motorsegler
Nach welchen Merkmalen erfolgt eine Zuordnung zu diesen Bauvorschriften?
- CS25/FAR25: A340, B777, Do 328
- CS 23/FAR23: Cessna 172, Piper PA-28
- JAR22/CS22: icaré 2, LS1, ASW24, Motorsegler
Zuordnung erfolgt über MTOW und Passagieranzahl
10) Welche definierte Geschwindigkeit wird bei den Bemessungsfluggeschwindigkeiten für die Lastannahmen verwendet (engl. Abkürzung und dt. Bezeichnung)? Warum? Worin liegen die Unterschiede zur IAS ?
- Verwendung von EAS (Equivalent Airspeed | äquivalente Fluggeschwindigkeit)
\(v_{EAS} = v_{TAS}\sqrt{\frac{\rho}{\rho_0}}\) und \(A_{max} = \frac{1}{2} \rho v^2_{EAS} c_{Amax} S\)
- Sie ist eine fiktive Geschwindigkeit, die über die aerodynamischen Verhältnisse Auskunft gibt. Bei gleicher Äquivalenter Geschwindigkeit erzeugt ein Luftfahrzeug stets denselben Auftrieb, unabhängig von der Dichte der umgebenden Luft.
Für Kleinflugzeuge stimmt die EAS wegen der geringen Geschwindigkeiten und Flughöhen noch in ausreichender Näherung mit CAS oder sogar IAS überein und muss nicht eigens ermittelt werden.
- Die IAS ist proportional zum dynamischen Druck (Gesamtdruck minus statischer Druck) und somit zur Luftdichte. In großer Höhe ist also die IAS bei gleicher Geschwindigkeit relativ zur Luft kleiner. Bei gleichem Staudruck hat das Flugzeug den gleichen Auftrieb und es wirken dieselben strukturellen Kräfte auf das Flugzeug, egal in welcher Höhe es sich befindet.
11) Kreuzen Sie in der folgenden Tabelle an, welches der drei Fluggewichte jeweils das aufgeführte Designkriterium begrenzt bzw. das aufgeführte Bauteil dimensioniert (Mehrfachnennungen möglich).
(siehe Bild, Antworten nicht gesichert richtig)
12) Geben Sie kurze Definitionen für die wahre Geschwindigkeit (TAS) und die angezeigte Geschwindigkeit (IAS). Was ist der Unterschied zur Geschwindigkeit über Grund?
- TAS: Geschwindigkeit eines Flugzeuges über Grund relativ zur umgebenden Luft
- IAS: Geschwindigkeit, die ein im Flugzeug eingebauter Staudruckmesser mit verschiedenen Anzeigefehlern behaftet anzeigt
- bei ruhender Luft ist TAS identisch mit der Geschwindigkeit im erdfesten Koordinatensystem
13) Geben Sie für 3 verschiedene Kategorien von Luftfahrzeugen die zugehörigen Bauvorschriften an:
- kleine zivile Flugzeuge
- Segelflugzeuge und Motorsegler
- zivile Transportflugzeuge
- kleine zivile Flugzeuge: JAR 23/FAR 23
- Segelflugzeuge und Motorsegler: JAR 22/CS 22
- zivile Transportflugzeuge: JAR 25/FAR 25
15) Nennen Sie mindestens 3 Parameter von denen die Strukturbelastung bei einem stationären Manöver eines Flugzeuges abhängt
- Lastfaktor \(n_z\)
- \(C_a\)-Konfiguration [Klappenstellungen etc]
- Höhe
- Geschwindigkeit/Machzahl
- Masse und Massenverteilung
16) Skizzieren Sie ein Böen-v-n-Diagramm. Zeichnen Sie für eine positive und eine negative Böe jeweils eine Böenlinie ein.
(siehe Bild)
17) Es gibt 2 Arten von abrupten Manövern: Wie heißen sie und worin liegt der Unterschied? Skizzieren Sie die Rollgeschwindigkeit p über der Zeit t nach einem abrupten Querruderausschlag, der nicht zurückgenommen wird.
- gesteuertes (checked) Manöver → abrupter Ruderausschlag nach oben (ziehen), anschließend abrupter Ruderausschlag in Neutralstellung (drücken)
- ungesteuertes (unchecked) Manöver → abrupter Ruderausschlag nach oben (ziehen), anschließend beibehalten des Ausschlages
18) Welche Geschwindigkeiten kennen Sie? Nennen Sie 3 davon und erklären Sie sie kurz.
- \(v_A\)(design maneuvering speed) Bemessungs-Manövergeschwindigkeit
- \(v_B\)(design speed for max gust intensity) Bemessungsgeschwindigkeit für die Böenstärke
- \(v_C\)(design cruising speed) Bemessungsreisefluggeschwindigkeit
- \(v_D\)(design dive speed) Bemessungshöchstgeschwindigkeit
- \(v_F\)(flaps full extension speed) Bemessungsgeschwindigkeit bei ausgefahrenen Klappen
- \(v_S\) (stall speed) Überziehgeschwindigkeit
19) Wo tritt beim Abfangbogen das höchste Lastvielfache auf, warum?
Es tritt am tiefsten Punkt des Abfangbogens auf.
\(n_z = \frac{v^2}{Rg} + cos(\gamma)\) Maximum bei \(\gamma = 0°\)
20) Welcher Böengeschwindigkeit muss ein Flugzeug nach FAR 25 bei \(v_D\) und in einer Flughöhe bis 20.000ft standhalten? Welcher Böengeschwindigkeit bei \(v_C\) ?
\(v_D\): U = 25 fps
\(v_C\): U = 50 fps
[fps = foot/s]
21) Wodurch wird der Unterschied zwischen der wahren Fluggeschwindigkeit TAS und der angezeigten Fluggeschwindigkeit IAS bedingt? Wie wird die gedachte Geschwindigkeit in MSL (Meereshöhe) bezeichnet, die den gleichen Staudruck q erzeugt wie die TAS in der aktuellen Flughöhe?
• Die TAS wird niemals vom Wind beeinflusst, sondern nur die GS und somit die Zeit, in der das Flugziel erreicht wird! Bei Windstille gilt: GS = TAS!
• Je nach Gewicht darf das Flugzeug eine bestimmte IAS nicht unterschreiten (z.B. 140 kts), damit sicher genug Auftrieb produziert wird. Um strukturelle Schäden zu vermeiden darf eine bestimmte IAS aber auch nicht überschritten werden (z.B. 340 kts). Wie hoch das Flugzeug fliegt, wie groß die TAS oder GS dabei ist, spielt überhaupt keine Rolle. Für die Flugsicherheit ist alleine die IAS-Anzeige von Bedeutung, daher ist das die wichtigste Geschwindigkeitsanzeige.
• EAS ist die Geschwindigkeit, die das Flugzeug in Meereshöhe bei der gleichen Staudruckmesseranzeige wie in einer beliebigen Höhe hätte.
25) Warum wird die EAS für die Lastannahmen verwendet? Wie definiert sich die sogenannte „Äquivalente Fluggeschwindigkeit“ EAS (Equivalent Airspeed)?
• Sie ist eine fiktive Geschwindigkeit, die über die aerodynamischen Verhältnisse Auskunft gibt.
• Bei gleicher Äquivalenter Geschwindigkeit erzeugt ein Luftfahrzeug stets denselben Auftrieb, unabhängig von der Dichte der umgebenden Luft.
• \(v_{EAS} = v_{TAS} \sqrt{\frac{\rho}{\rho_0}}\)
26) Erläutern Sie kurz und mit Ihren eigenen Worten, was ein V-n-Diagramm aussagt. Skizzieren Sie es und markieren Sie \(v_A\) , \(v_C\) und \(v_D\).
Das V-n-Diagramm ist die von Lufttüchtigkeitsbehörden definierte Darstellung des max. Lastfaktors n_zmax über der Geschwindigkeit (EAS) bei definierten Konfigurationen.
27) Wodurch unterscheidet sich das berechnete Böenlastvielfache bei Annahme einer (1-cos)–Böe in Relation zur Annahme einer abrupten Böe? Welche dieser beiden Böenformen ist den Bauvorschriften zugrunde gelegt? Skizzieren Sie die beiden Böenformen.
• Da bei realen Böen kein sprunhafter Anstieg der Geschwindigkeit auftritt, repräsentiert der K-Wert den Maximalwert der Böenbelastung. Die Wirkung einer realen Böe lässt sich durch eine konstante Geschwindigkeitsverteilung nur begrenzt erfassen. Um den Einfluss diskreter Böen etwas realitätsnäher untersuchen zu können, werden sie durch (1-cos)-Böen approximiert.
• Den Bauvorschriften ist die (1-cos)-Böe zugrunde gelegt.
30) Ein Verkehrsflugzeug fliegt (a) mit nahezu vollen Tragflächentanks, (b) mit nahezu leeren Tragflächentanks, in dieselbe Böe ein. In welchem Fall sind die in der Struktur hervorgerufenen Lasten größer?
Lastfall (b) bewirkt höhere Strukturbelastung. Die Tr gheitslasten des Treibstoffs (Abfang- und Böenbelastungen) entlasten das Tragwerk.
31) Während einer stationären Rollbewegung um die Flugzeug-Längsachse mit konstantem Querruderausschlag kommt es zu einer Veränderung der Auftriebsverteilung infolge dieses Rollmanövers. (Stichwort: effektive Anstellwinkeländerung).
Diese zusätzliche Auftriebskraft während des Rollmanövers... [Antwort ???]
33) Nach welcher Bauvorschrift sind Motorsegler zuzulassen? Wie viele Sitzplätze darf ein solches Flugzeug maximal haben?
- CS22
- max 2 Passagiere
- MTOW max. 850 kg
34) Was sind die Vor- und Nachteile einer Anordnung der Triebwerke am Flugzeugheck. Nennen Sie jeweils 2 Vor- und Nachteile.
- Wartbarkeit, schlechte Akustik und starke Vibrationen
- großes Biegemoment am Flügel im Flug aufgrund der nicht vorhandenen Treibwerke
+ kleineres Moment um die Hochachse bei Triebwerksausfall
+ kürzere Fahrwerke und Treppen
+ größerer Auftriebsbeiwert des Flügels durch Fehlen der pylons und flap cutouts
35) Welche Möglichkeiten gibt es beim Kurvenflug die Höhe konstant zu halten? Wie verhält sich das Wurzelbiegemoment im Kurvenflug? Wie groß ist das Lastvielfache bei einem Kurvenflug mit einem Neigungswinkel von 60°?
• Konstanthalten der Höhe durch Verwendung des Seitenruders (pitchen)
• Durch den Querruderausschlag kommt es zu unterschiedlichen Auftriebsverteilung an den Flügeln. Damit auch zum unterschiedlichen Wurzelbiegemoment. Durch die Rollbeschleunigung entstehen örtliche Trägheitslasten dP, die den Flügel entlasten. Zu jedem Zeitpunkt t ergibt sich eine andere Last- und Biegemomentenverteilung am Tragflügel.
Das Lastvielfache bewirkt aber ein höheres Wurzelbiegemoment.
• Das Lastvielfache bei 60° ist: n = 1/cos(phi) = 2
37) Geben Sie 3 verschiedene Kategorien von Luftfahrzeugen die zugehörigen Bauvorschriften an. Nach welchen Merkmalen erflogt eine Zuordnung zu diesen Bauvorschriften?
• CS23/FAR23: kleine zivile Flugzeuge
• JAR22/CS22: Segelflugzeuge und Motorsegler
• CS25/FAR25: zivile Transportflugzeuge
• FAR27: Hubschrauber "normal"
• FAR29: Hubschrauber "Transport"
Merkmale:
• MTOW
• Anzahl der Passagiere
39) Geben sie den Zusammenhang zwischen Bruchlasten und sicheren Lasten an.
• Bruchlast (ultimate load) = sichere Last (limit load) * 1,5
40) Wie ist die Bemessungs-Manövergeschwindigkeit \(v_A\) definiert und welche Bedeutung hat sie für
den Piloten eines Flugzeuges?
- \(v_A = v_S \sqrt{n}\)
- ist die max. Geschwindigkeit, bei der die Ruder noch voll ausgeschlagen werden dürfen (ohne dass die Struktur Schaden nimmt)
(- ist die Geschwindigkeit, bei der mit \(c_{A_{max}}\)das Lastvielfache n erreicht wird)
Z1) Welche Physikalische Bedeutung hat der Böen-Abminderungsfaktor?
berücksichtigt Massenträgheit (Flugzeug geht mit Böe mit) und dass Böen nicht schlagartig auftreten (1-cos Form)
