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Technik & Turbulenzen
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Erster Beitrag:
vor 10 Jahren, 10 Monaten
Letzter Beitrag:
vor 10 Jahren, 9 Monaten
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Alex, www.erklaert.de, de in toulouse, 1, Wolfgang, Maddes, Boeingler

Technische Fragen

Startbeitrag von Alex am 07.01.2007 22:16

Hallo, heute mal Fragen von mir aus Deutschland ;) Abgesehen von der Dauer war mein Flug hierher super. Scheinbar kann man das wirklich lernen und die Angst vor dem großen Unbekannten verlieren. Auch wenn ich nach wie vor schwitze, daß die Klimaanlage nur für mich arbeitet, es wird langsam besser :D. Naja schaun wir mal, wie ich drauf bin, wenn es Ende der Woche wieder zurück geht.

Vorher würde ich gerne noch technische Fragen loswerden. Andere sind natürlich auch eingeladen, wenn es um reine Funktionsfragen geht.

Meine Starter wären:

1. Ist das Heckleitwerk im Geradeausflug, sprich das Höhenruder, welches meines Wissens nach bei großen Jets ja nicht aus Flügel und Klappe besteht, sondern als ganzes gedreht wird, maßgeblich auch am Auftrieb beteiligt? Oder hat es eine reine Korrektur- und Steuerfunktion?

2. Mir ist aufgefallen, daß die Flaps in ihrer Aufhängungsmethode an den Pylonen den Flügel auch in seiner Krümmung und nicht nur in seiner Breite vergrößern.
Allerdings sind sie nach oben frei beweglich und sobald Auftrieb erzeugt wird, verlieren sie ihre Wirkung die Krümmungslinie fortzuführen. Ich hoffe ich habe mich einigermassen verständlich ausdrücken können. Warum ist das so gemacht, warum sind die Flaps nicht starr an den Pylonen und behalten den Krümmungswinkel bei?

Antworten:

Hallo Alex,

schön, dass Du mit Deinem Transportmittel so langsam ein wenig "vertrauter" wirst.

Zu Deinen Fragen:

1. Aerdynamisch gesehen erzeugt natürlich auch das Höhenleitwerk am Heck Auftrieb - allerdings keinen bedeutenden Auftrieb für den Flieger. Es dient tatsächlich lediglich der Stabilisierung der Querachse des Fliegers.

Deine Annahme, dass das komplette Höhenleitwerk sich dreht, ist nur bedingt richtig. Das Höhenleitwerk funktioniert auf zweierlei Weise:

- Die eigentliche (händische) Steuerung des PITCH (also des Anstellwinkels des Fliegers) läuft über Ruder am Höhenleitwerk, ähnlich den Rudern am Seitenleitwerk oder den Querrudern an den Tragflächen. Es gibt bestimmt einige (kleinere) Flieger, die auch das ganze Höhenleitwerk zur händischen Steuerung verwenden. In der Regel besitzen jedoch die meisten Flieger (vor allem die großen) Höhenleitwerke mit Rudern.

- Dennoch ist das Höhenleitwerk auch im ganzen drehbar. Dies dient jedoch nur der Trimmung des Höhenleitwerks. Ähnlich einem Segelschiff muss ein Flieger im Flug getrimmt werden (abhängig von Gewicht, Verteilung der Beladung, Luftdruck, Geschwindigkeit, etc.). Die Trimmung lässt das komplette Leitwerk drehen. Auch die Autopiloten nutzen vornehmlich die Trimmung zur Steuerung des Fliegers.


2. Ich bin mir nicht sicher, ob ich Deine Frage (vor allem den 2. Satz) richtig verstanden habe. Zunächst einmal wird die Krümmung der tragfläche fortgeführt / nach unten verstärkt. Dies hat aerodynamische Gründe. Derart geschwungene Tragflächen erzeugen besseren Auftrieb. Der zweite Grund ist, dass die Klappen nicht nur zur Erhöhung des Auftriebs sondern auch als "Luftbremse" genutzt werden. Der Flieger soll während des Landeanflugs ja schließlich auf eine "erträgliche" Speed verlangsamen. Beim Einfahren verschwinden die Klappen vollständig, da im normalen Reiseflug diese Bremswirkung aus rein ökonomischen (und Material-)Gründen alles andere als erwünscht ist. Du musst bedenken, dass so eine Tragfläche eines modernen Airliners ein Zusammenspiel aus sicherem Fliegen (viel Auftrieb mit geringer Speed bei Start und Landung) und hoher Geschwindigkeit ("schnittige" Tragfläche) mit ökonomischem Verbrauch im Reiseflug sein muss. Die Lösung für dieses lange herrschende Problem war die Erfindung der Klappen.

Der Begriff "Luftbremse" ist von mir frei gewählt und kann irreführend sein: es gibt nämlich auch so genannte "Speed Brakes" (Spoiler auf der Tragflächen-Oberseite), diese werden während eines korrekten Landeanflugs jedoch erst nach dem Aufsetzen ausgefahren (zum einen um den Flieger zu bremsen, zum anderen um den laminaren Luftstrom auf der Tragflächen-Oberseite zu unterbrechen).
Hin und wieder kann man auch das Ausfahren der Spoiler (in der Luft nur bis zu einem bestimmten Grad) auch noch lange vor der Landung, während des Sinkflugs erleben. Dann hat sich aber irgendeiner "verrechnet" (entweder Pilot oder Lotse) und der Flieger muss schneller runter als zuvor geplant. Das Ausfahren der Spoiler in der Luft wird unter Piloten ein wenig neckisch belächelt. Wer seine Spoiler in der Luft schon ausfahren muss (bremsen muss) hat wie gesagt irgendwas falsch geplant... ;-)

Dabei darf eines allerdings nicht verwechselt werden: in modernen Fliegern (nahezu alle gängigen) ersetzt/ergänzt ein Teil der AUF den Tragflächen befindlichen Spoiler auch die alt hergebrachten Querruder. Man kann also auch im Kurvenflug das Ausfahren einiger der Spoiler beobachten. Dies ist jedoch normal und hat nichts mit dem oben erwähnten zu tun sondern ermöglicht einen stabileren Kurvenflug.

Die dritte "Luftbremse" ist das Fahrwerk. Das Ausfahren der Räder bedeutet natürlich ebenso zusätzlichen Luftwiderstand und bremst den Flieger ab.



von www.erklaert.de - am 08.01.2007 16:11
Vielen lieben Dank für die ausführlichen Antwort.

Bei den Flaps habe ich mich leider doch unverständlich ausgedrückt. Ich versuche es einfach nochmal:)

DIe Flaps sind ausgefahren und das Flugzeug steht am Boden. Dabei hängen die Flaps runter und verlängern den Bogen des Flügels. Die Pylone (unterhalb), an denen die Flaps aufgehängt sind, geben diesen Weg vor, sie bewegen sich beim Ausfahren ebenfalls nach unten.

Wenn der Flieger jetzt beschleunigt, bis zur Abhebegeschwindigkeit, fliegen die Flaps auf und bilden eine Ebene. Das heißt, der Flügel wird nicht mehr gekrümmt verlängert sondern sozusagen gerade verlängert. Die Flaps können sich augenscheinlich frei nach oben bewegen.

Warum ist das so, bzw. warum werden sie dann überhaupt hängend gebaut, wenn sie im Betriebszustand ohnehin eine Ebene mit dem Flügel bilden?


Und wenn ich noch etwas hinzufügen darf *liebguck*? Mir ist während der Flüge mit der 747 aufgefallen, daß im Reiseflug scheinbar irgendetwas am Rumpf kratzt, sowohl vom Gefühl als auch akustisch. So als ob man über hohes Gras fliegt, das am Bauch scheuert. Da es bisher immer aufgetreten ist, muß es etwas sein, daß mit der Luftbewegng oder der Bauart des Fliegers zu tun hat. Was könnte das sein?

Viele Grüße
Alex


von Alex - am 10.01.2007 12:44
Aha, hmmm, bin etwas ratlos:

Die Flaps sind keinesfalls beweglich nach oben (außer wenn sie eingefahren werden natürlich). Auch unterscheidet sich die Flaps-Stellung nicht beim stehen oder beschleunigen. Um sicher zu sein, dass wir uns nicht missverstehen werde ich mal von Anfang an erklären:

- steht der Flieger am Gate dann sind in der Regel die Flaps völlig eingefahren (nur bei bestimmten Flugzeugen bleiben die Flaps ausgefahren - zum Schutz der Triebwerke). Allerdings hat das Flugzeug (bzw. die STEUER-Ruder im speziellen) in diesem Zustand keinen Hydraulikdruck. Also hängen sie nach untern. Auch die Querruder an den Tragflächen "lassen sich hängen". Vielleicht hast Du was verwechselt?

- auf dem Weg zur Startbahn (Taxi) haben alle Ruder natürlich Hydraulikdruck. Außerdem werden in dieser Phase die Flaps auf Takeoff-Position gefahren (wesentlich weniger ausgefahren als bei der Landung - aber unterschiedlich, je nach Beladung, Startbahnlänge, etc.). Sind die Flaps in ihrer Startposition dann BLEIBEN sie auch erstmal da.

- wenn der Flieger nun beschleunigt passiert einiges an den Flügeln. Die Tragflächen werden bei vielen Flugzeugen auch als Tanks genutzt. Auf langen Flügen (747) sind die Tragflächen also auch ordentlich schwer. Im Stillstand "hängen" die Tragflächen nach unten. Beim Beschleunigen wirkt jedoch eine neue Kraft auf die Tragflächen. Luft strömt, und die Auftriebskraft entwickelt sich - natürlich macht sich das zuerst an den Tragflächen bemerkbar. Sie biegen sich nach oben. Und dies ein gehöriges Stück!! Dies verändert natürlich die Gesamtform des Flügels ungemein. Vielleicht war es das, was Du gesehen hast. Auch die Flaps werden sich ein klein wenig nach oben "verschieben". Ich habe aber den Eindruck, dass Du das nicht meinst. Die Flaps sind nicht flexibel nach oben. Wären sie dies, würden sie die gewünschte Wirkung nicht entfalten. Auch werden sie KEINESFALLS während des Startvorgangs in eine andere Position verstellt. Erst nach dem Abheben und Beschleunigen (in der Luft) werden die Klappen nach und nach eingefahren.

- die Flaps fahren grundsätzlich nicht nur nach hinten aus (es gibt übrigens auch Slats: kleine Klappen ander Flügelvorderkante), sondern immer auch nach unten. Es kommt einfach nur darauf an, wie stark die Flaps ausgefahren wurden. Sie erhöhen die Fläche des Flügels und verstärken die Krümmung.

Hier ein Bild einer 747 beim Landen mit voll ausgefahrenen Flaps:




Habe noch ein Youtube Video zu diesem Thema gefunden (747). Ist zwar eine Landung, macht aber vom Prinzip her keinen Unterschied. Hier siehst Du wie die Klappen langsam ausgefahren werden:



Bei Zeit 0:13 ist die Krümmung nach unten natürlich noch nicht so stark. Die Klappen sind auch noch sehr wenig ausgefahren.
Zwischent 00:40 bis 1:00 sind die Klappen etwa auf einer Stellung, wie sie auch für den Takeoff genutzt wird. Gegen Ende der Landung sind die Klappen voll ausgefahren. Da geht nichts nach oben.

Ganz nebenbei: hier kann man nach dem Aufsetzen auch schön das Ausfahren der oben von meinem Erklaert-Kollegen erwähnten Speed Brakes beobachten (Zeit 2:07).

In diesem Video:



kann man übrigens ganz gut sehen, wie stark die Tragflächen am Boden noch "hängen". Außerdem sieht man, wie die Slats ausgefahren werden (Zeit 0:22). Wenn Du beim Start (ab 0:45) mal auf die Flügelspitze mit dem kleinen Winglet achtest, kannst Du sehr schön erkennen, wie sich der Flügel (mit zunehmendem Auftrieb, vor allem aber beim Abheben) nach oben biegt.

Wenn wir uns immernoch missverstehen kannst Du mir Deine Frage ja vielleicht anhand der Videos beschreiben (dann haben wir eine gemeinsame Basis).

Und schließlich: Sorry, aber das von Dir beschrieben Geräusch habe ich noch nie gehört. Wo war genau Dein Sitzplatz?







von www.erklaert.de - am 10.01.2007 13:57
Hm, also da komme ich jetzt echt ins Grübeln wo mein Beobachtungsfehler lag. Denn nach allem was ich über Bernoulli weiß, hätte daß, was ich meine gesehen zu haben ja keinen Sinn gemacht, wie du bestätigt und auch anhand der Videos gezeigt hast.

Eventuell habe ich ja 2 weit auseinanderliegende Zeitpunkte/Ausfahrstellungen verglichen. Ich werde am WE nochmal genau zuschauen.

Mein Sitzplatz ist immer relativ weit hinten, natürlich :D. Zwischen hinterster und der Toilette davor. Ach Mensch, laufen da eventuell Abwasserleitungen? Wo sind denn die Tanks, ganz hinten nicht war?

von Alex - am 10.01.2007 15:32
Hi Alex,

such Dir doch beim nächsten Mal einen Sitzplatz auf Höhe der Flügel. Ist etwas angenehmer als ganz hinten (dort schaukelt es ein wenig mehr).



von www.erklaert.de - am 11.01.2007 09:31
Da ich an der Aisle sitzen muß (Beinlänge), muß ich meistens leider nehmen was ich kriegen kann...


von Alex - am 11.01.2007 10:37
Sag' der Dame am Schalter, sie soll Dir eine Reihe hinter einem Notausgang geben (gibt's bei 747 glaub ich auch in Flügelnähe). Dann hast Du praktisch eine ganze Sitzreihe vor Dir Platz für die Beine.

Nur ein Tip...


von www.erklaert.de - am 11.01.2007 11:25
Werd ich nächstes Mal probieren. Wobei behinderten und schwangeren natürlich Vorrang zu geben ist. Dieses Mal hat mein Reisebüro allerdings die Sitzreservierung ganz verpennt gehabt, so daß ich froh bin, daß Aisle noch drin war.

Ist trotzdem alles kein Vergnügen... Die Jaxa soll sich malö beeilen mit dem neuen Überschalljet ;). 6h klingt wesentlich besser als 12.

von Alex - am 11.01.2007 12:50
Hallo Alex !!

Da liegst du aber völig falsch !!

Die Plätze an den Notausgängen werden eben ausdrücklich NICHT an Behinderte, Schwangere oder Kinder vergeben.

Im Falle eines Falles würden nicht 100% vitale Personen eher stören als nutzen.
Du kannst diese Plätze auch nicht über Internet oder vom Reisebüro aus buchen.
Die Plätze kannst Du nur am Checkin erhalten, weil das Personal dann die entsprechenden Personen sich anschauen kann und dann entscheiden kann, ob diese im Notfall, tatkräftige Unterstützung z.B. beim öffnen des Notausganges leisten können.

Gruß

Wolfgang

von Wolfgang - am 11.01.2007 16:43
Absolut richtig!

Ich habe euch mal die internationalen Richtlinien rausgesucht:



Das Mindestalter beträgt 15 Jahre, behinderte und schwangere Fluggäste würden hier ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellen.


Ciao

von Boeingler - am 11.01.2007 17:34
Ui, das ist ja interessant. Ich habe jetzt aber schon öfter erlebt, daß die Flugbegleiter die Leute auf diesen Plätzen dann nach dem Start bitten, den Platz mit einer z.B. schwangeren zu tauschen. Da scheinen Theorie und Praxis ja etwas zu driften ;)

von Alex - am 11.01.2007 19:36
Hallo Alex !

Wenn das wirklich so ist, dass schwangere auf den Notausgangplatz von der Stewardess
gesetzt werden, hat diese ganz erheblich gegen die Sicherheitsvorschriften verstossen und riskiert sogar ihren Arbeitsplatz.
Du sagst, Du hast sowas schon öfter erlebt????????...........seltsam.........
Ich bin schon sehr oft geflogen und habe überhaupt nur ganz selten eine Schwangere im Flugzeug gesehen! Mir ist auch sonst nicht aufgefallen, dass nach dem Start Behinderte auf die Notausgangsplätze gesetzt wurden. Dir ist das ja schon öfters aufgefallen.......merkwürdig.....
Für schwangere ist ein Flug eher ein Risiko, besonders in der fortgeschrittenen Phase. Und ab dem 8. Monat werden schwangere von den Fluggesellschaften gar nicht mehr befördert.
Deswegen sieht man für gewöhnlich eher SELTEN eine Schwangere im Flugzeug.

Wie dem auch sei, ich denke, so eine missbräuchliche Nutzung kommt sehr, sehr selten vor.

Gruß

Wolfgang

von Wolfgang - am 12.01.2007 15:30
Doch war tatsächlich so (bei der Lufthansa), keine Erfindung von mir.

von Alex - am 12.01.2007 16:06
So, bin wieder zurueckgeflogen. Und sass diesmal diret auf der Fluegelwurzel, die Sicht war also dementsprechend eingeschraenkt. habe bei der Landung aber trotzdem aufmerksam zugeschaut und:

ich habe Mist erzaehlt. Meine (falsche) Beobachtung bezueglich der Flaps kam tatsaechlich daher, dass ich 2 Zustaende miteinander verglichen habe und das zwischenzeitliche weitere ausfahren verpennt. Die Kruemmung scheint sich gegen erst gegen Ende sehr stark zu erhoehen.

von Alex - am 19.01.2007 03:58
Zitat
Alex
Die Kruemmung scheint sich gegen erst gegen Ende sehr stark zu erhoehen.


In der Regel ist dies so. Das kommt aber natürlich auch wieder auf den Flugzeugtyp bzw. auf die jeweilige Konstruktion / Form des Flügels an.


von www.erklaert.de - am 19.01.2007 13:07
Stimmt denn bei einem Evakurierungstest einer Boeing 737-400 brauchte man 18Minuten(90 sekunden sind vorgeschrieben) um den Flieger zu evakuieren.

Lag daran dass eine Frau die etwas fülliger normal stumpf ihren lippenstift fallen gelassen hat um dann niemadurchzulassen bis sie ihn wieder gefunden hat.

P.S.: Sag ja nicht dass alle Fraun so sind

von de in toulouse - am 02.02.2007 12:45
Zitat
www.erklaert.de
Aerdynamisch gesehen erzeugt natürlich auch das Höhenleitwerk am Heck Auftrieb - allerdings keinen bedeutenden Auftrieb für den Flieger.


Darf ich korrigieren? (Nur für diejenigen, die es ganz genau wissen wollen.)

Ein Verkehrsflugzeug muss um zugelassen zu werden stabil fliegen. [de.wikipedia.org]

Bei einem Verkehrsflugzeug heutiger Bauart (kein Nurflügler) muss um Stabilität um die Querachse (Längsstabilität) zu erreichen der Druckpunkt (gedachter Angriffspunkt des Auftriebs) während des gesamten Fluges hinter dem Schwerpunkt liegen. Das resultierende Moment muss durch Abtrieb am "Horizontal Stabilizer" (Höhenleitwerk) ausgeglichen werden. Je weiter der Schwerpunkt im zulässigen Bereich nach hinten an den Druckpunkt wandert, um so weniger Abtrieb am Stabilizer ist nötig (das "equivalent gross weight" sinkt), was zu einem geringeren benötigten Auftrieb und daher bei ansonsten gleichen Bedingungen (True Airspeed, Luftdichte, Flugzeugmasse) zu geringerem Anstellwinkel und damit Luftwiderstand führt (zusätzlich ist auch der Luftwiderstand direkt am Höhenleitwerk durch den geringeren dort erzeugten Abtrieb bereits reduziert), also in weniger benötigtem Schub und daher Treibstoffverbrauch resultiert. Bei modernen Langstreckenflugzeugen wird versucht durch Treibstoffumpumpen in den/aus dem Trimtank im Höhenleitwerk den Schwerpunkt während des Fluges stets im optimalen Bereich zu halten.

(Bin kein Aerodynamiker, aber so ist mein Wissensstand.)

von 1 - am 09.02.2007 01:48
Hi 1

Ich weis dass du kein Aerodinamiker bist, aber hast du dieses Wissen nur von Wikipedia oder auch Beruflich, wenn ja, was machst du Beruflich???

Schöne Grüsse

de in toulouse

von de in toulouse - am 09.02.2007 11:59
Hi de in toulouse,

bin Pilot (Erster Offizier bei DLH).

Beste Grüße aus FRA

von 1 - am 09.02.2007 19:10
Hallo allerseits,

Ich habe noch eine weitere technische Frage:
Wie viele G (wenn man es damit ausdruecken kann) oder welche Belastung halten eigentlich die Tragflächen einer Passagiermaschine aus bevor sie brechen? Und wie oft und in welchen Intervallen wird eine Tragfläche in ihrem Leben gewartet? In den Videos hier im Forum sieht man ja schoen wie die Tragflaechen am Anfang durch ihr eigenes Gewicht und die an ihr haengenden Triebwerke erst nach unten und dann beim Start nach oben gezogen werden. Wenn ich das sehe kann ich mir irgendwie schlecht vorstellen das diese das Gewicht des gesamten Flugzeugs von hunderten Tonnen tragen koennen. Und die Belastungen werden durch Turbulenzen oder Luftloecher ja noch verstaerkt.

Danke
Maddes

von Maddes - am 14.02.2007 03:27
Hi Maddes,

die genauen Daten kenne ich nicht, aber Vorschrift ist das Tragflächen über 10% (bin mir nicht sicher) des höchsten im normalen Flugverkehr erreichbaren Kraft aushalten müssen.

von de in toulouse - am 16.02.2007 14:47
Das Flugzeug muss 150% des Wertes, für den das Flugzeug zugelassen ist (und der in der Praxis kaum erreicht wird) aushalten.

von 1 - am 16.02.2007 15:05
Genau, so wars! Wusste ich nicht mehr genau. Aber beim A380 wars so dass die Tragfläche beim ersten mal nur149,3% gehalten hat und dann musste Airbus alle Flügel neu bauen.

von de in toulouse - am 16.02.2007 15:10
Soso... Und wer definiert uns jetzt mal die Maximallast? Aber bitte in für Ingenieure verständlcihe Termina :D.

Das ist so eine Angabe wie bei Galileo: "ein Druck von 200 Tonnen!" Auf was? Nem Fussballfeld oder ner Zahnstocherspitze?

von Alex - am 17.02.2007 02:04
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