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Sprache Deutsch
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 21.02.2015 / 26.02.2021
Lizenzierung Keine Angabe     (Skript Luftfahrzeugauslegung TU Dresden)
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0 Exakte Antworten 33 Text Antworten 7 Multiple Choice Antworten
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Nennen Sie 3 Flugzeugkonfigurationen. Welche werden z.Z. bei der Planung neuer Verkehrsflugzeuge untersucht? 

Nennen Sie für eine dieser Konfigurationen jeweils einen Vor- und Nachteil gegenüber der konventionellen Drachenkonfiguration.

  • Drachenkonfiguration
  • Box Wing
    • + niedriger induzierter Widerstand, + weniger Schub erforderlich
    • - komplexes Aeroelastisches Verhalten, - schwierige Beladung, - schwierig für Familienkonzept
  • Blended Wing Body
    • + hohe Aerodynamische Effiziens (E bis zu 25), + hohe Passagierkapazitäten
    •  - schlecht zu evakuieren, - kein Familienkonzept, - komplexe Flugsteuerung
  • Nurflügler
    • + hohe Aerodynamische Effiziens, + geringes Strukturgewicht,
    • , - hohe G-Belastungen im Kurvenflug, - komplexe Flugsteuerung, - schlecht zu evakuieren
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Was versteht man unter einem Oblique Flying Wing? Warum eignet sich diese Konfiguration nicht besonders gut für Passagierflugzeuge?

  • Luftfahrzeug besteht gänzlich aus einem Flügel -> Nurflügler
    • Pfeilung durch Schrägung des Gesamten Flugzeuges
  • Negativ: Hohe G-Belastungen für Passagiere im Kurvenflug
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In welche 3 Hauptgruppen können die Massen eines Verkehrsflugzeuges eingeteilt werden?

  1. Wie groß ist etwa der Anteil der Betriebsleermasse an der max. Abflugmasse bei Mittelstreckenverkehrsflugzeug?
  2. Wie ändert sich dieser Anteil, wenn der Rumpf des Basis-Flugzeugs gegkürzt wird? (Beispiel A320 -> A319) mit Begründung!

Unterteilung der max Abflugmasse \(m_{TO,max}\) in: Treibstoffmasse \(m_{F}\), Betriebsleermasse \(m_{OE}\)und Nutzmasse \(m_{P}\)

  1. Anteil  Betriebsleermasse \(m_{OE}\)an \(m_{TO,max}\)= rund 50% (Mittelstreckenflieger)
  2. Betriebsmassenanteil wird größer
    • Flügel und Fahrwerke bleiben gleich schwer
    • dadurch weniger Strukturmasse eingespart als Nutzmassenveringerung
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Wie ändert sich der Nutzlastfaktor \(\gamma_P\)eines Verkehrsflugzeugs, wenn die Betriebsleermasse durch den Einsatz neuer Technologien verringert werden kann?

Nutzlastfaktor bleibt gleich

Nutzlastfaktor steigt

Nutzlastfaktor sinkt

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Warum haben viele Rümpfe von Verkehrsflugzeugen einen Kreisquerschnitt?

Unter welchen Randbedingungen können auch reckteckige Rumpf-Querschnitte verwendet werden?

Lizenzierung: Namensnennung - Nicht-kommerziell - Keine Bearbeitung (CC BY-NC-ND) Institut für Luft- und Raumfahrttechnik TU Dresden

Weil in der Reiseflughöhe der Verkehrsflugzeuge eine Druckkabine erforderlich ist und sich die Druckspannungen bei einem Kreisquerschnitt gleichmäßig verteilen (-> nur Radialspannungen), während bei einem Rechteckquerschnitt zusätzlich Biegespannungen auftreten.

Rechteckquerschnitte nur in geringen Höhen, wo keine Druckkabine erforderlich ist.

 

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Was ist eine Double-Bubble Form des Rumpfes? Warum wird sie verwendet ? 

Lizenzierung: Namensnennung - Nicht-kommerziell - Keine Bearbeitung (CC BY-NC-ND) http://www.aldusaviation.com/fleet/double-pic.jpg

Bei einem Double-Bubble Rumpf bilden 2 ineinander verschobene Kreise den Querschnitt.

  • führt zur Vergrößerung des Passagier bzw. Frachtraums und damit zu einer besseren Raumnutzung
  • gleichzeitig Vorteile des Kreisquerschnitts für Druckkabine 

 

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Aus welchen Anteilen setzt sich der Widerstand eines Flugzeugs zusammen?

 

\(C_W=C_{W_o}+C_{W_i}+C_{W_W}+\Delta C_{W_o}\)

Der Gesamtwiderstand \(C_W\)setzt sich zusammen aus:

  • Nullwiderstand \(C_{W_0}\)(+ Zusatzwiderstände \(\Delta C_{W_0}\)), Induziertem Widerstand \(C_{W_i}\) und Wellenwiderstand \(C_{W_W}\)

 

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Welche Flugzeugkonfiguration führt auf den kleinsten Null-Widerstand \(C_{W_0}\)(Begründung)?

Ein Nurflügler führt zum kleinsten Null-Widerstand, da

  • er die kleinste Reibungsfläche und damit
  • das Beste Verhältnis von Auftrieb erzeugenden Flächen zu Überströmten Flächen bietet (\({Flügelfläche\over überströmte Fläche}\))
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Welcher Anteil des aerodynamischen Widerstandsbeiwertes \(C_{W}\) nimmt mit zunehmender Fluggeschwindigkeit ab? (Begründung)

Der Induzierte Widerstand \(C_{W_i}\) nimmt mit steigender Geschwindigkeit ab, da

  • \(C_{Wi}=\frac{1}{\pi e \Lambda}C_A^2\) (wenn \(C_A\downarrow\) dann \(C_{W_i}\downarrow\))
  • \(C_A\) sinkt mit steigendem \(V\)  (\(mg=\frac{\rho}{2}V^2C_aS_F\) mit \(\rho,mg,S_F=konst\) folgt, wenn \(V\uparrow\) dann \(C_A \downarrow\)
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Welcher Anteil des Widerstandbeiwertes kann mit Winglets reduziert werden?

Zusatz-Nullwiderstand

Induzierter Widerstand (Oswald-Faktor und/oder Flügelstreckung werden größer)

Induzierter Widerstand (Oswald-Faktor und/oder Flügelstreckung werden kleiner)

Induzierter Widerstand (Auftriebsbeiwert wird größer)

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Wie verändert sich der Null-Widerstand \(W_0\)  und der Null-Widerstandsbeiwert \(C_{W_0}\) im Unterschallbereich mit zunehmnder Fluggeschwindigkeit?

Lizenzierung: Keine Angabe

Der Null-Widerstand wächst quadratisch mit der Geschwindigkeit.

Jedoch sinkt der Null-Widerstandsbeiwert im Unterschallbereich. \(C_{W_0}\) ist indirekt proportional zur Reynoldszahl \(C_W=f(Re)\), damit

  • wenn \(V\uparrow\) dann steigt \(Re\uparrow\) und  \(C_{W_0}\downarrow\)

 

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In welchem Bereich liegt die Reisefluggeschwindigkeit von Langstreckenflugzeugen?

Ma: 0,9 - 1

Ma: 0,5 - 0,65

Ma: 0,75 - 0,9

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Erläutern Sie, warum Flügel von Langstreckenverkehrsflugzeugen gepfeilt sind.

Wie groß sind übliche Pfeilwinkel?

Die Pfeilung ist nötig um das Auftreten von Überschallgebieten auf dem Flügel zu verhindern (Können auf dem Flügel auftreten, auch wenn \(U_{\infty}\)< Ma=1)

  • -> Die Pfeilung führt zu einer Verringerung der Anströmgeschwindigkeit normal zur Profilrichtung 

Übliche Pfeilwinkel \(\varphi\) bei Verkehrsflugzugen liegen zwischen 20°-30°

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Was versteht man unter Fowler-Klappen?

Was bewirken Fowler Klappen, wenn sie ausgefahren werden? Erläutern Sie den physikalischen Effekt!

Lizenzierung: Namensnennung - Nicht-kommerziell - Keine Bearbeitung (CC BY-NC-ND) http://avstop.com/ac/Aviation_Maintenance_Technician_Handbook_General/images/fig3_72.jpg

Fowler-Flaps sind spezielle Hochauftriebsmittel die meist bei Start- und Landung hinter dem Flügel ausgefahren werden und so den Auftrieb erhöhen (aber auch den Widerstand).

Prinzip der Hochauftriebsssteme:

Variable Flügelgeometrie:

  • Erhöhung von Profilwölbung und Flügelfläche \(S\uparrow\) durch Klappen
  • Erhöhung von \(C_{A,max}\uparrow\) durch Spalte zwischen Klappe und Flügel
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Was sind Slats und welchen Effekt haben sie auf den Auftriebsbeiwert?

Lizenzierung: Namensnennung - Nicht-kommerziell - Keine Bearbeitung (CC BY-NC-ND) TU Dresden Institut für Luft- und Raumfahrttechnik

Slats sind spezielle Hochauftriebsmittel die meist bei Start- und Landung vor dem Flügel ausgefahren werden und so den Auftrieb erhöhen (aber auch den Widerstand).

Prinzip der Hochauftriebsssteme:

Variable Flügelgeometrie:

  • Erhöhung von Profilwölbung und Flügelfläche \(S\uparrow\) durch Klappen
  • Erhöhung von \(C_{A,max}\uparrow\) durch Spalte zwischen Klappe und Flügel
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Wie ist die Aerodynamische Güte definiert? In welchem Bereich liegt diese für Verkehrsflugzeuge?

\(E=\frac{C_A}{C_W}=\frac{A}{W}\)

\(E\) im Bereich von ca. 14-20 für Verkehrsflugzeuge

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Wie verändert sich der Widerstandsbeiwert mit zunehmenden Klappenwinkel?

Lizenzierung: Namensnennung - Nicht-kommerziell - Keine Bearbeitung (CC BY-NC-ND) TU Dresden Institut für Luft- und Raumfahrttechnik

Mit zunehmenden Klappenwinkel \(\eta_F\) wird der Widerstandsbeiwert \(C_W\) größer!

  • \(C_W\) steigt überproportional zu \(C_A\), dadurch sinkt \(E\downarrow\) mit zunehmenden \(\eta_F\)
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Durch welche aerodynamische Größe wird die aerodynamische Effiziens eines Flugzeugs definiert?

Gleitzahl E 

E=CA/CW

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Wie ändert sich die Gleitzahl (E) bei steigender Flügelsteckung (λ)? (alle anderen Größen konst.)

mit zunehmenden λ sinkt E

λ hat keinen Einfluss auf E

mit zunehmenden λ steigt E

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Wie beeinflußt eine Vergrößerung der Rumpfoberfläche die aerodynam. Effizienz eines Flugzeugs? (alle anderen Größen konst.)

E nimmt zu

E nimmt ab (der Auftriebsbeiwert sinkt)

E bleibt gleich

E nimmt ab (der Null-Widerstandsbeiwert steigt)

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Wie ändert sich beim Ausfahren von Landeklappen die aerodyn. Effizienz eines Flugzeugs? (alle anderen Größen konst.)

Die Gleitzahl E sinkt!

  • zwar steigen sowohl Auftrieb als auch Widerstand an, aber nicht linear!
  • bei voll ausgefahrenen Klappen (die letzten Klappenstellungen, die letzten 50 % beim Ausfahren) nimmt der Auftrieb nur noch minimal zu, während der Luftwiderstand sehr stark ansteigt.
  • Vergleiche dazu Klappen als Hochauftriebsmittel: bei leicht ausgefahrenen Klappen (die ersten Klappenstellungen, die ersten 50 % beim Ausfahren) besonders der aerodynamische Auftrieb erhöht
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Was passiert mit zunehmender Flughöhe mit der aerodyn. Güte eines Flugzeugs? (alle anderen Größen konst.)

Lizenzierung: Namensnennung (CC BY) TU Dresden ILR
  • \( E \uparrow\)  vor Emax
  • \( E \downarrow \)  nach Emax
  • wenn alle anderen Größen = const.
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Welchen Einfluss hat die Reisefluggeschwindigkeit (Vc) bei strahlgetriebenen Flugzeugen auf die Reichweite (R)?

Lizenzierung: Namensnennung (CC BY) TU Dresden ILR

Brequet (linearisiert) : \(R = \frac {E \times V_c}{b_F\times g}\times \frac{m_F}{m_{TO}}\)

für \(E\times V_c \rightarrow max\)folgt \(R \rightarrow max \)

daher \(V_c \uparrow \Rightarrow R \uparrow \) (da Vc unter Ma = 1)

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Was versteht man unter Balanced Field Lenght?

Lizenzierung: Namensnennung (CC BY) TU Dresden ILR

Startstrecke, bei der bei einem Triebwerksausfall der Bremsweg sowie die Durchstartstrecke gleich lang sind

bzw. Schnittpunkt von Startstrecke und Startabbruchstrecke

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Welche Bedeutung hat die Geschwindigkeit Vbeim Start?

Take-off action speed bzw Entscheidungsgeschwindigkeit bei der BFL

  • \(V > V_1\) - durchstarten
  • \(V < V_1 \) - bremsen
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Wie beeinflusst die Flächenbelastung eines Flugzeugs qualitativ die Startstrecke?

\(\frac {m \times g}{S_F} = \frac {\rho}{2} \times C_A \times V²\)

  • \(\frac {m}{S_F} \uparrow \)    \(\Rightarrow \)   \(V_{SR} \uparrow \)     \(\Rightarrow \)   \(s_T \uparrow\)
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Welchen Einfluss hat der Klappenwinkel (ηF) bei Hinterkantenklappen auf den Steigwinkel (γ) beim Start?

Lizenzierung: Keine Angabe

\(\gamma = \frac{F}{m \times g}- \frac{1}{E}\)

mit  \(\eta_F \uparrow \)    \(\rightarrow\)   \(E \downarrow\)    \(\rightarrow\)   \(\frac{1}{E} \uparrow\)   \(\rightarrow\)   \(\gamma \downarrow\)

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Erklären Sie, warum i.d.R. das Seitenleitwerksvolumen VVTP von mehrmotorigen Flugzeugen deutlich größer ist als das von einmotorigen.

Gibt es Ausnahmen von dieser Regel? Wenn Ja welche?

Bei TW-Ausfall muss das dadurch entstehende Giermoment durch das Seitenleitwerk kompensiert werden!

 

Ausnahmen:

  • Triebwerk vorn und/oder hinten oder hinten sehr dicht nebeneinander
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3 Kommentare

  • 24.02.2015
    Hatte ich eine extra Frage zu ;)
  • 23.02.2015  | 100%
    Außerdem sinkt der schub bei beiden
  • 23.02.2015
    Kommentar gelöscht
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Welchen Einfluss haben Flughöhe und Fluggeschwindigkeit bei einem Turbofan-Triebwerk auf den spezifischen Kaftstoffverbrauch?

Geben Sie den qualitativen Zusammenhang an. 

Lizenzierung: Namensnennung - keine Bearbeitung (CC BY-ND) TU Dresden ILR

\(H \uparrow \)     \(\rightarrow\)    \(b_F \downarrow\)

\(V \uparrow\)     \(\rightarrow\)     \(b_F \uparrow\)

 

 

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Welchen qualitativen Einfluss hat das Bypass-Verhältnis (BPR) eines Turbofan-Triebwerks auf den spezifischen Kraftstoffverbrauch im Reiseflug?

\(BPR \uparrow\)     \(\rightarrow\)    \(b_F \downarrow\)