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Flugzeug


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Flugzeuge am Flughafen Zürich

Die Air Force One über dem Mount

Ein Flugzeug ist ein Luftfahrzeug das durch den Auftrieb von Tragflächen fliegt.

Im Gegensatz zu den Leichter-als-Luft-Luftfahrzeugen wie oder Luftschiffen die den statischen Auftrieb nutzen entsteht der Auftrieb bei Flugzeugen beim Umströmen der Tragflügelprofile ( dynamischer Auftrieb ). Die Umströmung erzeugt auf der Flügeloberseite Unterdruck und auf der Flügelunterseite einen Überdruck. daraus resultierende Druckkraft die als Auftriebskraft bezeichnet steht senkrecht zur Bewegungsrichtung.

Im konstanten Reiseflug ist die Auftriebskraft der Schwerkraft ( Gleichgewicht ) im Steigflug hingegen überwiegt die Auftriebskraft. entsteht durch die Reibung der Luft an Flugzeugaußenhaut ein Widerstand der durch den Antrieb werden muß. Die Tragflügelprofile werden in der Regel so ausgelegt der Widerstand möglichst klein aber der Auftrieb groß ist. Auch der Rumpf leistet einen Beitrag zum Auftrieb.

Inhaltsverzeichnis

Bauweise

Zur Erzeugung des Auftriebs gibt es verschiedene grundlegende Bauweisen von Flugzeugen:

  • Starrflügelflugzeuge (normales Flugzeug) bei denen die Luftströmung den Tragflächen durch die Vorwärtsbewegung des Flugzeugs wird (auch Schwenkflügelflugzeuge wie z.B. der Tornado zählen zu den Starrflüglern
  • Drehflügelflugzeuge ( Hubschrauber Tragschrauber ) bei denen die Tragflächen in Form horizontalen Rotors gebaut sind und bei denen Luftströmung über den Rotorblättern hauptsächlich durch die des Rotors erzeugt wird.
  • Schwingenflugzeuge bei denen sich die Tragflächen wie Vogelflügel auf und ab bewegen und gleichzeitig sowie Vortrieb erzeugen. Besonders in der Frühzeit Luftfahrt wurde versucht Schwingenflugzeuge zu bauen aber in kleinen Modellen ist es bis heute nicht gelungen bzw. nicht wirtschaftlich.

Drehflügelflugzeuge werden unter Hubschrauber bzw. Tragschrauber beschrieben Schwingenflugzeuge sind nur eine experimentelle Deswegen geht es im folgenden nur um (Starrflügel-) Flugzeuge.

Vortrieb

Zur Erzeugung des Vortriebes gibt es verschiedene Möglichkeiten:
  • kein Selbstantrieb bei Segelflugzeugen und Hängegleitern . Höhengewinn durch Aufwinde (z.B. Thermik ).
  • Propeller für niedrige Geschwindigkeiten; ein Propeller kann werden durch einen Kolbenmotor eine Propellerturbine oder eine Elektromotor (z.B. Solarflugzeug ). Eine extreme Form des Propellerantriebs stellen HPA (human powered aircraft) dar das sind bei denen der Pilot im Cockpit - wie in einem Liegerad - durch eine Vortrieb erzeugen kann.
  • Strahltriebwerk ( Gasturbine ) für hohe Geschwindigkeiten
  • Raketentriebwerk : Bisher nur bei Experimentalflugzeugen verwendet.

Steuerung

Rotationsachsen eines Flugzeugs

Neben dem Antrieb ist auch eine Steuerung um alle Achsen notwendig. Sie erfolgt beim Flugzeug durch
  • Höhenruder für die Drehung um die Querachse
  • Seitenruder für die Drehung um die vertikale
  • Querruder für die Drehung um die Längsachse
Das Flugzeug kann simultan um eine mehrere dieser Achsen drehen.
Das Höhenruder ist in der Regel angebracht ebenso das Seitenruder. Querruder befinden sich der Tragflächenhinterkante. Abweichend davon kann die Höhensteuerung vorne platziert sein (Entenflügel). Querruder können durch Ausschlag der Höhenruder ersetzt werden. Höhen- und können auch kombiniert werden wie beim V-Leitwerk. den o.g. Rudern gibt es noch so Trimmruder die nur zur Stabilisierung des Flugzeugs Bei modernen Flugzeugen übernimmt der Autopilot die Kontrolle der Trimmruder.
Die Landeklappen (flaps) werden beim Starten/Steigflug zum Landeanflug benutzt. Im Gegensatz zu den werden die Klappen immer synchron an beiden verwendet. Größere Flugzeuge haben meist auch noch Vorflügel (Slats) die analog zu den Landeklappen an der hinteren Tragflächenkante ausfahren an der Tragflächenkante ausfahren. Durch die Klappen kann die des Tragflügelprofils so verändert werden dass auch langsamen Landeanflug/Steigflug der Auftrieb erhalten bleibt. Setzt Flugzeug auf der Landebahn auf wird der bewusst durch die sog. Brems-/Störklappen zerstört. Sie auf den Tragflächen angebracht und werden meist einen Automatismus der u. a. durch das des Hauptfahrwerks bei der Landung eingeleitet wird Im ausgefahrenen Zustand vermindern sie den Auftrieb den Tragflächen (Strömungsablösung/Strömungsabriss).
Abb. Flugzeug mit Klappen und Rudern.

Es gibt auch Steuerflächen mit mehrfachen

  • Flaperons: Arbeiten sowohl als Klappen als als Querruder
  • Elevons: Arbeiten sowohl als Höhenruder als auch als Querruder besonders beim Nurflügel

Neben der konventionellen Anordnung der Steuerflächen auch Sonderformen:

  • Das Entenflugzeug hat das Höhenruder vorne B. Eurofighter
  • Der Nurflügel hat kein separates Höhenruder z. B.

Klassifizierung

Flugzeuge lassen sich nach Einsatzgebieten klassifizieren: oder nach Typen:

Fluggeschwindigkeiten

  • 1910 106 km/h Leon Morane Frankreich Bleriot XI
  • 1913 204 km/h Maurice Prevost Frankreich Deperdussin-Rennflugzeug
  • 1923 417 km/h Harold J.Brow USA Curtiss R2C-1
  • 1939 755 km/h Fritz Wendel Deutschland Messerschmitt Me 209 V1
  • 1941 1004 km/h Heinrich Dittmar Deutschland Messerschmitt Me 163 (Raketenjäger)
  • 1947 1127 km/h 'Chuck' Charles Yeager USA Bell 44
  • 1951 2028 km/h Bill Bridgeman USA Douglas Skyrocket
  • 1956 3058 km/h Frank Everest USA Bell 52 X-2 (Rakete)
  • 1961 5798 km/h Robert White USA North American X-15 (Raketenflugzeug)
  • 1965 3750 km/h W.Daniel USA Lockheed SR-71 Blackbird (Düsenflugzeug)
  • 1966 7214 km/h William Joseph Knight USA North American X-15 (Raketenflugzeug)
  • 2004 7700 km/h unbemannt USA Boeing X-43A (Düsenflugzeug)

Ökologische Auswirkungen

Flugzeuge verursachen hohe Belastungen für die Neben der Emission von Kohlenstoffdioxid mit den bekannten Folgewirkungen auf das Klima ( Treibhauseffekt ) bringen Flugzeuge im Reiseflug Schadstoffe und heiße Abgase gerade da in Atmosphäre wo diese besonders empfindlich ist. Auch erzeugten Kondensstreifen haben möglicherweise eine Auswirkung auf das Problematisch ist auch der Fluglärm der rund 30% der Bevölkerung belastet. Nachtflug führt zu erheblichen Gesundheitsgefahren (Störung des Immunsystems Störung der Gedächtnisfunktionen ).

Der Energieverbrauch variiert je nach Flugzeuggröße Fluglänge. Besonders energieaufwendig ist der Start. Kurzstreckenflüge mit 10-20 l Treibstoff je 100 Sitzplatz-Kilometer 3-10 mal so viel Treibstoff wie moderne und 10 bis 20 mal soviel Treibstoff moderne Reisebusse oder Eisenbahnen. Langstreckenflüge mit vollbesetzten engbestuhlten Großraumflugzeugen liegen dagegen im Verbrauch vergleichbar modernen Automobilen (2-4 l / 100 km Passagier). Im Luftfrachtbereich liegt der Energieaufwand etwa bis 50 mal so hoch wie bei LKW oder Eisenbahnen und 100 bis 200 so hoch wie bei Seeschiffen .

Weblinks

Siehe auch: Luftfahrt Flugpioniere Flughafen Landeklappen Ultraleicht-Flugzeug Piper Katastrophen der Luftfahrt Flugfunk Flugzeughersteller Trimmruder



Bücher zum Thema Flugzeug

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