Handbuch der Luftfahrzeugtechnik: mit ... 34 Tab.
Gespeichert in:
Format: | Buch |
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Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
München
Hanser
2014
|
Schlagworte: | |
Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
Beschreibung: | 835 S. zahlr. Ill., graph. Darst. |
ISBN: | 3446423419 9783446423411 |
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INHALTSVERZEICHNIS
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS 21
1 EINLEITUNG 25
1.1 DIE ANFAENGE DES MOTORFLUGS 26
1.2 DER ERSTE WELTKRIEG 27
1.3 ENTSTEHUNG DER PASSAGIERLUFTFAHRT 28
1.4 DER ZWEITE WELTKRIEG 31
1.5 DAS STRAHLTRIEBWERK EROBERT DIE LUFTFAHRT 33
1.6 DER TRAUM VOM UEBERSCHALLFLUG 35
1.7 DIE EXPANSION DES LUFTVERKEHRS 36
1.8 FLUGZEUGE DER ALLGEMEINEN LUFTFAHRT 39
1.9 HUBSCHRAUBER 40
1.10 WAS BRINGT DIE ZUKUNFT? 41
KOMMENTIERTE LITERATUR- UND QUELLENHINWEISE 43
BILDQUELLEN 43
2 AERODYNAMIK 45
2.1 STROEMUNGSMECHANISCHE GRUNDGLEICHUNGEN 47
2.1.1 ALLGEMEINES 47
2.1.2 BILANZGLEICHUNGEN FUER MASSE, IMPULS UND ENERGIE 47
2.1.2.1 PRINZIP DER BILANZBILDUNG 47
2.1.2.2 MASSENBILANZ 48
2.1.2.3 IMPULSBILANZ 48
2.1.2.4 ENERGIEBILANZ 49
2.1.2.5 GENERALISIERTE SCHREIBWEISE 50
2.1.3 DIFFERENZIELLE FORM 50
2.1.3.1 STRENG KONSERVATIVE DIFFERENZIALFORM 51
2.1.3.2 SCHWACH KONSERVATIVE DIFFERENZIALFORM 51
2.1.3.3 NICHT-KONSERVATIVE DIFFERENZIALFORMEN 51
2.1.4 KONSTITUTIVE BEZIEHUNGEN 52
2.1.4.1 THERMODYNAMISCHE ZUSTANDSGIEICHUNGEN 52
2.1.4.2 MOLEKULARE REIBUNGSSPANNUNG 52
2.1.4.3 MOLEKULARE WAERMELEITUNG 53
2.1.4.4 TRANSPORTKOEFFIZIENTEN 53
2.1.4.5 TURBULENTE STROEMUNGEN 53
2.1.5 KENNZAHLEN 54
2.1.5.1 MACHZAHL 54
2.1.5.2 REYNOLDSZAHL 54
2.1.5.3 PRANDTLZAHL 54
2.1.5.4 STROUHALZAHL 55
2.1.6 VEREINFACHUNGEN 55
2.1.6.1 POTENZIALGLEICHUNG 55
2.1.6.2 INKOMPRESSIBLE STROEMUNGEN 55
2.1.6.3 GRENZSCHICHTGLEICHUNGEN 56
LITERATUR 57
BILDQUELLE 57
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8 INHALTSVERZEICHNIS
2.2 GRUNDLAGEN DER AERODYNAMIK 57
2.2.1 GRUNDBEGRIFFE 57
2.2.1.1 LUFTKRAEFTE UND -MOMENTE 58
2.2.1.2 BEIWERTE UND KENNZAHLEN 59
2.2.1.3 NACHRECHNUNGS- UND ENTWURFSAUFGABEN 59
2.2.1.4 BESCHRAENKUNG DER GRUNDLAGEN 59
2.2.2 GRUNDLAGEN DER GRENZSCHICHTEN UMSTROEMTER KOERPER 60
2.2.2.1 LOESUNG DER GRENZSCHICHTGLEICHUNGEN 61
2.2.2.2 VERHALTEN TURBULENTER GRENZSCHICHTEN 63
2.2.2.3 TRANSITION VON LAMINAREN ZU TURBULENTEN GRENZSCHICHTEN 64
2.2.3 POTENZIALTHEORIE DER NICHTVISKOSEN UMSTROEMUNG EINES TRAGFLUEGELS 64
2.2.3.1 POTENZIALGLEICHUNG UND AFFINITAETSGESETZ 64
2.2.3.2 ALLGEMEINE LOESUNG DER POTENZIALGLEICHUNG 65
2.2.3.3 BERECHNUNGSMETHODEN 66
2.2.3.4 UEBERSCHALLSTROEMUNGEN 68
2.2.4 ERGEBNISSE DER PROFILTHEORIE 69
2.2.4.1 SKELETTTHEORIE 69
2.2.4.2 EINFLUESSE DER DICKENVERTEILUNG UND DER GRENZSCHICHTEN 71
2.2.4.3 EINFLUSS DER MACHZAHL UND TRANSSONISCHE STROEMUNGSPHAENOMENE 72
2.2.4.4 SCHLANKE PROFILE IM UEBERSCHALL 74
2.2.5 ERGEBNISSE DER TRAGFLUEGELTHEORIE 75
2.2.5.1 UNGEPFEILTE TRAGFLUEGEL MIT GROSSER STRECKUNG BEI INKOMPRESSIBLER
STROEMUNG 75
2.2.5.2 TRAGFLUEGEL MIT BELIEBIGEM GRUNDRISS BEI
UNTERSCHALLGESCHWINDIGKEIT 77
2.2.5.3 TRAGFLUEGEL BEI UEBERSCHALLGESCHWINDIGKEIT 81
LITERATUR 83
2.3 KONFIGURATIONSAERODYNAMIK 83
2.3.1 TRANSPORTFLUGZEUGE 83
2.3.1.1 AERODYNAMISCHE ANFORDERUNGEN AN VERKEHRS-UND TRANSPORTFLUGZEUGE
85
2.3.1.2 FLUEGEL-RUMPF-ANORDNUNGEN 88
2.3.1.3 TRIEBWERKSINTEGRATION 95
LITERATUR 113
BILDQUELLEN 113
2.3.2 KAMPFFLUGZEUGE 113
2.3.2.1 ANFORDERUNGEN AN MODERNE KAMPFFLUGZEUGE 114
2.3.2.2 TRAGFLUEGEL 115
2.3.2.3 FLUEGEL-RUMPF-INTEGRATION 130
2.3.2.4 INTEGRATION DER LEITWERKE 133
2.3.2.5 EINLAUFINTEGRATION 138
2.3.2.6 AUSSENLASTENINTEGRATION 147
LITERATUR 150
BILDQUELLEN 150
2.3.3 HUBSCHRAUBER 151
2.3.3.1 GRUNDBEGRIFFE 151
2.3.3.2 ROTORAERODYNAMIK 155
2.3.3.3 RUMPFAERODYNAMIK 166
2.3.3.4 AUSLEGUNG DES HECKAUSLEGERS 168
LITERATUR 171
BILDQUELLEN 172
2.4 FLUEGELENTWURF 173
2.4.1 ALLGEMEINE ENTWURFSZIELE 173
2.4.2 FLUEGELPFEILUNG 174
2.4.3 TRANSSONISCHE PROFILE 175
INHALTSVERZEICHNIS 9
2.4.4 TRANSSONISCHER PFEILFLUEGEL 177
2.4.4.1 AERODYNAMISCHER ENTWURF 177
2.4.4.2 ELASTISCHER FLUEGEL 178
2.4.5 LAMINARFLUEGEL 179
2.4.6 VORGEPFEILTER FLUEGEL 181
2.4.7 AUSBLICK 183
LITERATUR 183
BILDQUELLEN 184
2.5 HOCHAUFTRIEB 184
2.5.1 GRUNDLAGEN 184
2.5.2 PASSIVE HOCHAUFTRIEBSSYSTEME 186
2.5.2.1 PASSIVE HOCHAUFTRIEBSHILFEN AN DER VORDERKANTE 187
2.5.2.2 PASSIVE HOCHAUFTRIEBSHILFEN AN DER HINTERKANTE 188
2.5.3 AKTIVE AUFTRIEBSSTEIGERUNG 189
2.5.3.1 GRENZSCHICHTBEEINFLUSSUNG DURCH AUSBLASEN UND ABSAUGEN 190
2.5.3.2 ZIRKULATIONSKONTROLLE UND SUPERZIRKULATION 190
2.5.3.3 AUSNUTZUNG DES TRIEBWERKSSTRAHLS 191
LITERATUR 192
BILDQUELLEN 192
2.6 HECK-UND LEITWERKSAERODYNAMIK 192
2.6.1 ANFORDERUNGEN, GRUNDFORMEN UND POSITIONIERUNG 192
2.6.1.1 EINFUEHRUNG UND BEGRIFFSDEFINITIONEN 192
2.6.1.2 STABILITAET, STEUERUNG, KRAFT- UND MOMENTENGLEICHGEWICHT 193
2.6.1.3 GRUNDGEDANKEN ZUR AUSLEGUNG 193
2.6.1.4 GRUNDFORMEN 193
2.6.2 AERODYNAMIK DES RUMPFHECKS 196
2.6.3 HOEHENLEITWERK 198
2.6.3.1 GRUNDLEGENDE ANFORDERUNGEN 198
2.6.3.2 BEITRAG ZUR LUFTKRAFT DES GESAMTFLUGZEUGS 198
2.6.3.3 ENTWURFSASPEKTE 201
2.6.3.4 PROFILE FUER HOEHENLEITWERKE 204
2.6.4 SEITENLEITWERK 204
2.6.4.1 GRUNDLEGENDE ANFORDERUNGEN 204
2.6.4.2 BEITRAG ZUR LUFTKRAFT DES GESAMTFLUGZEUGS 205
2.6.4.3 ENTWURFSASPEKTE 206
2.6.4.4 PROFILE FUER SEITENLEITWERKE 209
2.6.5 RUDER AN LEITWERKEN 209
LITERATUR 211
BILDQUELLEN 212
2.7 AEROAKUSTIK 212
2.7.1 GRUNDLAGEN 212
2.7.1.1 STOERUNGS-UND WELLENGLEICHUNGEN 214
2.7.1.2 LIGHTHILL-GLEICHUNG - AEROAKUSTISCHE ANALOGIE 214
2.7.1.3 FFOWCS-WILLIAMS-&-HAWKINGS-GLEICHUNG 215
2.7.2 SCHALLERZEUGUNG AN FLUGZEUGEN 216
2.7.2.1 PROPELLERGERAEUSCH 217
2.7.2.2 TURBOFANGERAEUSCH 217
2.7.2.3 STRAHLGERAEUSCH 219
2.7.2.4 UMSTROEMUNGSGERAEUSCH 220
2.7.3 SCHALLERZEUGUNG AN HUBSCHRAUBERN 221
2.7.3.1 HAUPTROTORGERAEUSCH 222
10
INHALTSVERZEICHNIS
2.7.3.2 HECKROTORGERAEUSCH 223
2.7.4 INSTALLATION 223
2.7.4.1 INSTALLATIONSSCHALLQUELLEN 223
2.7.4.2 SCHALLABSTRAHLUNG UNTER INSTALLATIONSBEDINGUNGEN 223
2.7.5 LAERMMINDERUNG 224
2.7.5.1 ENTWURF LAERMARMER AERODYNAMISCHER KOMPONENTEN 224
2.7.5.2 LAERMMINDERUNGSTECHNOLOGIEN 224
LITERATUR 225
BILDQUELLEN 226
2.8 NUMERISCHE METHODEN DER STROEMUNGSMECHANIK 226
2.8.1 ALLGEMEINES 226
2.8.2 GRUNDPRINZIPIEN DER NUMERISCHEN VERFAHREN 227
2.8.2.1 NETZGENERIERUNG 227
2.8.2.2 DISKRETISIERUNG 228
2.8.2.3 LOESUNG DER DISKRETEN GLEICHUNGEN 229
2.8.3 FINITE-VOLUMEN-VERFAHREN ZUR LOESUNG DER
EULER-/NAVIER-STOKES-GLEICHUNGEN 229
2.8.3.1 RAEUMLICHE DISKRETISIERUNG 229
2.8.3.2 LOESUNGSVERFAHREN 230
2.8.3.3 BESCHLEUNIGUNGSTECHNIKEN 231
2.8.3.4 INSTATIONAERE VERFAHREN 231
2.8.3.5 TURBULENTE STROEMUNGEN 231
2.8.3.6 BEISPIELANWENDUNGEN 232
2.8.4 MULTIDISZIPLINAERE SIMULATION 234
2.8.5 ENTWURF UND OPTIMIERUNG 235
2.8.6 PERSPEKTIVE 235
LITERATUR *. 236
2.9 VERSUCHSTECHNIK 237
2.9.1 DRUCKMESSUNG 237
2.9.2 GESCHWINDIGKEITSMESSUNG 239
2.9.3 TEMPERATURMESSUNG 244
2.9.4 MESSUNG DER KRAEFTE UND MOMENTE 245
2.9.5 VERSUCHSANLAGEN 247
LITERATUR 252
BILDQUELLE 253
3 FLUGMECHANIK 255
3.1 FLUGLEISTUNGEN 255
3.1.1 EINLEITUNG 255
3.1.2 ATMOSPHAERE 256
3.1.2.1 EINLEITUNG 256
3.1.2.2 PHYSIKALISCHE ZUSAMMENHAENGE 256
3.1.2.3 NORMATMOSPHAERE 256
3.1.3 AERODYNAMISCHE KRAEFTE 257
3.1.3.1 EINLEITUNG 257
3.1.3.2 AUFTRIEB 257
3.1.3.3 WIDERSTAND 258
3.1.3.4 FLUGZEUGPOLARE 259
3.1.4 ANTRIEB 259
3.1.4.1 DEFINITION VON SCHUB UND SPEZIFISCHEM BRENNSTOFFVERBRAUCH 259
3.1.4.2 PROPELLERANTRIEB 259
3.1.4.3 STRAHLTRIEBWERKE 260
INHALTSVERZEICHNIS 11
3.1.4.4 RAKETENANTRIEB 260
3.1.4.5 VERALLGEMEINERTE TRIEBWERKSLEISTUNGSGROESSE 260
3.1.5 STATIONAERE FLUGZUSTAENDE 261
3.1.5.1 GLEITFLUG UND SEINE BEDEUTUNG FUER DIE AERODYNAMISCHE
KONFIGURATION DES FLUGZEUGS 261
3.1.5.2 HORIZONTALFLUG 262
3.1.5.3 MAXIMALE FLUGHOEHE 263
3.1.5.4 STEIGFLUG 264
3.1.5.5 HORIZONTALER KURVENFLUG 265
3.1.5.6 FLUGBEREICHSGRENZEN 268
3.1.6 FLUGABSCHNITTE 269
3.1.6.1 STRECKEN-UND DAUERFLUG 269
3.1.6.2 STEIGFLUGVERFAHREN 271
3.1.6.3 ABFLUG UND LANDUNG 272
3.2 STABILITAET, STEUERUNG, FLUGDYNAMIK 276
3.2.1 EINLEITUNG 276
3.2.2 STATISCHE STABILITAET UND STEUERUNG DER LAENGSBEWEGUNG 277
3.2.2.1 LAENGSBEWEGUNG DES STATIONAEREN GERADEAUSFLUGS '277
3.2.2.2 MANOEVERSTABILITAET (ABFANGBEWEGUNG) 285
3.2.2.3 STEUERSYSTEME UND STEUERKRAEFTE 287
3.2.3 SEITENBEWEGUNG 289
3.2.3.1 FREIHEITSGRADE 289
3.2.3.2 GIERBEWEGUNG 289
3.2.3.3 ROLLBEWEGUNG 293
3.2.3.4 KOPPLUNGSMOMENTE 295
3.2.3.5 SPEZIELLE UNSYMMETRISCHE FLUGZUSTAENDE 298
3.2.4 DYNAMIK DER LAENGSBEWEGUNG 301
3.2.4.1 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 301
3.2.4.2 DYNAMISCHE STABILITAET 302
3.2.4.3 EIGENWERTE UND EIGENBEWEGUNGSFORMEN 303
3.2.5 DYNAMIK DER SEITENBEWEGUNG 305
3.2.5.1 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 305
3.2.5.2 DYNAMISCHE SEITENSTABILITAET 307
3.2.5.3 EIGENWERTE UND EIGENBEWEGUNGSFORMEN 307
LITERATUR 309
BILDQUELLEN 309
4 LUFTFAHRZEUGSTRUKTUREN 311
4.1 LUFTFAHRTWERKSTOFFE 312
4.1.1 METALLE 312
4.1.2 FASERVERBUNDWERKSTOFFE 315
4.1.2.1 HISTORIE UND CHARAKTERISIERUNG 315
4.1.2.2 FASERN, MATRIX-KUNSTSTOFFE UND HALBZEUGE 317
4.1.2.3 SPANNUNGSANALYSE 320
4.1.2.4 LAMINATTYPEN 321
4.1.2.5 FUEGETECHNIKEN 323
LITERATUR 325
BILDQUELLEN 325
4.2 STRUKTURTHEORIE 325
4.2.1 LINEARE ELASTIZITAETSTHEORIE 325
4.2.1.1 GRUNDLAGEN 325
4.2.1.2 SCHEIBEN 327
12 INHALTSVERZEICHNIS
4.2.1.3 BIEGEBALKEN 329
4.2.1.4 DUENNWANDIGE PROFILE 333
4.2.1.5 TORSIONSSTAEBE 339
4.2.1.6 SCHUBFELDTHEORIE 343
4.2.1.7 PLATTEN! 348
4.2.2 PLASTIZITAET 351
4.2.2.1 RAMBERG-OSGOOD-BEZIEHUNG 351
4.2.2.2 V. MISES-SPANNUNG 352
4.2.2.3 VERFESTIGUNG 353
4.2.3 STABILITAET 354
4.2.3.1 STABKNICKEN 355
4.2.3.2 PLATTENBEULEN 357
4.2.3.3 SCHALENBEULEN 360
4.2.4 SCHAEDIGUNGSVERHALTEN 362
4.2.4.1 METALLE 362
4.2.4.2 FASER-KUNSTSTOFF-VERBUNDE 367
4.2.5 NUMERISCHE BERECHNUNGSMETHODEN 373
4.2.5.1 STRUKTURMECHANISCHE GRUNDLAGEN 374
4.2.5.2 GRUNDZUEGE DES NUMERISCHEN VERFAHRENS 375
4.2.5.3 NACHLAUFRECHNUNG 375
LITERATUR 376
BILDQUELLEN 377
4.3 LASTEN 377
4.3.1 ARTEN VON LASTEN 377
4.3.2 BEMESSUNGSLASTEN 377
4.3.3 BELASTUNGSGRENZEN 378
4.3.3.1 MANOEVERLASTEN 379
4.3.3.2 BOEENLASTEN 382
LITERATUR 385
4.4 STRUKTURKONSTRUKTION 385
4.4.1 KONSTRUKTIONSPHILOSOPHIEN 386
4.4.1.1 EINFUEHRUNG 386
4.4.1.2 SAFE-LIFE 387
4.4.1.3 FAIL SAFE 387
4.4.1.4 DAMAGE TOLERANCE 387
4.4.2 ANFORDERUNGEN 391
4.4.3 BAUWEISEN 391
4.4.3.1 STRUKTURELEMENTE 391
4.4.3.2 FACHWERKBAUWEISE 394
4.4.3.3 SCHALENBAUWEISE 395
LITERATUR 399
BILDQUELLEN 399
4.5 GRUNDLAGEN DER AEROELASTIK 399
4.5.1 EINFUEHRUNG 399
4.5.2 KLASSIFIZIERUNG DER AEROELASTISCHEN PROBLEME 400
4.5.3 GRUNDLAGEN DER ELASTOMECHANIK 401
4.5.3.1 STRUKTURIDEALISIERUNG 401
4.5.3.2 STATISCHES DEFORMATIONSVERHALTEN DES TRAGFLUEGELS GROSSER
STRECKUNG 403
4.5.3.3 GEPFEILTE AUFTRIEBSFLAECHEN KLEINER STRECKUNG 405
4.5.3.4 SCHWINGUNGEN 405
4.5.4 GRUNDLAGEN DER INSTATIONAEREN AERODYNAMIK 406
INHALTSVERZEICHNIS 13
4.5.4.1 EINLEITENDE BEMERKUNGEN 406
4.5.4.2 TRAGFLUEGEL GROSSER STRECKUNG IN INKOMPRESSIBLER STROEMUNG 406
4.5.4.3 TRAGFLUEGEL IN KOMPRESSIBLER UNTERSCHALLSTROEMUNG 409
4.5.4.4 TRAGFLUEGEL IN TRANSSONISCHER STROEMUNG 410
4.5.5 STATISCHE AEROELASTISCHE PROBLEME 411
4.5.5.1 STATIONAERE AUFTRIEBSVERTEILUNG AM ELASTISCHEN PFEILFLUEGEL 412
4.5.5.2 TRAGFLUEGELTORSIONSDIVERGENZ 412
4.5.5.3 RUDERWIRKSAMKEIT 414
4.5.6 DYNAMISCHE AEROELASTISCHE PROBLEME 415
4.5.6.1 KLASSISCHES FLATTERN MIT EINEM FREIHEITSGRAD 415
4.5.6.2 KLASSISCHES FLATTERN MIT ZWEI UND MEHR FREIHEITSGRADEN 416
4.5.6.3 AEROSERVOELASTISCHE STABILITAET 418
4.5.6.4 TRANSSONISCHES FLATTERN 419
4.5.6.5 ABREISSFLATTERN - DYNAMIC STALL 420
4.5.6.6 KREISELEFFEKTE - YVHIRLFLATTERN 421
4.5.6.7 FLATTERN VON TURBOMASCHINENBESCHAUFELUNGEN 422
4.5.6.8 BUFFETING 423
4.5.7 EXPERIMENTELLE AEROELASTISCHE METHODEN UND VERFAHREN 425
4.5.7.1 STANDSCHWINGUNGSVERSUCH 425
4.5.7.2 WINDKANALVERSUCHSTECHNIK 426
4.5.7.3 FLUGSCHWINGUNGSVERSUCH 428
LITERATUR 428
BILDQUELLEN 429
4.6 ADAPTIVE STRUKTUREN 429
4.6.1 EINFUEHRUNG UND UEBERSICHT 429
4.6.2 ADAPTIVE ELASTODYNAMIK 430
4.6.2.1 AKTIVE SCHWINGUNGSDAEMPFUNG UND LASTABMINDERUNG IN
FLUGZEUGSTRUKTUREN 430
4.6.2.2 AKTIVE HELIKOPTERROTOREN 431
4.6.2.3 AKTIVE LAERMREDUKTION IN FLUGZEUGKABINEN 431
4.6.3 FORMVARIABLE TRAGFLAECHEN 431
4.6.4 AKTORIK UND SENSORIK 432
4.6.4.1 AKTORIK 433
4.6.4.2 AKTORPOSITIONIERUNG 433
4.6.4.3 INTEGRATION UND INTERAKTION VON AKTOREN MIT STRUKTUREN 433
4.6.4.4 SENSOREN UND MESSTECHNIK 434
4.6.5 ZUR MODELLBILDUNG UND SIMULATION 434
4.6.6 STRUKTURUEBERWACHUNG UND -MONITORING 435
LITERATUR 436
BILDQUELLEN 436
4.7 STRUKTURVERSUCHE 437
4.7.1 EINLEITUNG 437
4.7.2 TESTPYRAMIDE 438
4.7.3 LASTANNAHMEN 438
4.7.4 BESTIMMUNG VON SCHNITTKRAFTVERLAEUFEN UND DEREN DISKRETISIERUNG 439
4.7.5 LASTEINLEITUNG 440
4.7.6 STATISCHER FESTIGKEITSNACHWEIS 441
4.7.7 BETRIEBSFESTIGKEITSNACHWEIS 441
LITERATUR 443
BILDQUELLEN 443
14 INHALTSVERZEICHNIS
5 ANTRIEBE 445
5.1 PROPELLER-UND TURBOPROPANTRIEBE 446
5.1.1 GRUNDLAGEN 446
5.1.1.1 EINLEITUNG 446
5.1.1.2 WINKEL AM PROPELLERBLATT, FORTSCHRITTSGRAD UND DARAUF AUFBAUENDE
GROESSEN 447
5.1.1.3 AERODYNAMISCHE KRAEFTE AM PROPELLERBLATT UND
PROPELLERWIRKUNGSGRAD 449
5.1.2 GRUNDLAGEN ZUR PROPELLERGEOMETRIE 450
5.1.3 PROPELLERCHARAKTERISTIKA UND SCHLUPF 452
5.1.3.1 PROPELLERWIRKUNG AUF DAS FLUGZEUG 456
5.1.3.2 ASYMMETRISCHE PROPELLERBELASTUNG (P-EFFEKT ODER P-FAKTOR) 458
5.1.4 EINFACHE QUANTITATIVE PROPELLERANALYSE 459
5.1.5 PROPELLERTHEORIE 464
5.1.5.1 BLATTELEMENTTHEORIE 464
5.1.5.2 IMPULSTHEORIE 469
5.1.6 PROPELLERAUSWAHL UND ZUGEHOERIGES LEISTUNGSVERHALTEN 471
5.1.6.1 LEISTUNGSVERHALTEN EINES VERSTELLPROPELLER BEI KONSTANTER
DREHZAHL 472
5.1.6.2 LEISTUNGSVERHALTEN EINES PROPELLERS MIT FESTEM BLATTWINKEL 473
5.1.6.3 WINDMILLING UND UMKEHRSCHUB 474
5.1.7 ARTEN VON PROPELLERN 475
5.1.7.1 FESTPROPELLER (FIXED-PITCH-PROPELLER) 476
5.1.7.2 EINSTELLPROPELLER 476
5.1.7.3 VERSTELLPROPELLER (VARIABLE-PITCH-PROPELLER) 477
5.1.7.4 CONSFCZNF-SPEED-PROPELLER FUER KOLBENTRIEBWERKE 480
5.1.8 TURBOPROP-PROPELLER 483
5.1.8.1 ARBEITSDREHZAHLEN 483
5.1.8.2 ALPHA- UND BETA-MODE 483
5.1.8.3 NEGATIVE TORQUE 484
5.1.9 SYNCHRONISIERANLAGEN 485
5.1.9.1 SYNCHRONIZER. 485
5.1.9.2 SYNCHROPHASER 486
5.1.10 PROPELLERWUCHTUNG UND PROPELLERSPUR 486
5.1.10.1 STATISCHE VVUCHTUNG 486
5.1.10.2 DYNAMISCHE VVUCHTUNG 487
5.1.10.3 AERODYNAMISCHE VVUCHTUNG 489
5.1.10.4 UEBERPRUEFUNG DER PROPELLERSPUR 489
5.1.11 TURBOPROP-TRIEBWERK 489
5.1.11.1 OPTIMALE DUESENAUSTRITTSGESCHWINDIGKEIT 490
5.1.11.2 BETRACHTUNGEN ZUM TURBOPROP-KREISPROZESS 492
LITERATUR 497
BILDQUELLEN 497
5.2 STRAHLTRIEBWERKE 497
5.2.1 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE VON TURBOFAN-TRIEBWERKEN 499
5.2.1.1 HAUPTBAUTEILE UND GRUNDBEGRIFFE 499
5.2.1.2 FAN UND NEBENSTROMVERHAELTNIS 501
5.2.1.3 WELLENANZAHL UND DREHRICHTUNG 502
5.2.1.4 EINLAUF UND SCHUBDUESEN 504
5.2.1.5 STAND DER LEISTUNGSFAEHIGKEIT 505
5.2.1.6 POSITIONIERUNG AM FLUGZEUG 506
5.2.1.7 GONDEL UND REVERSER 508
5.2.1.8 WIE VIEL SCHUB BRAUCHT EIN TRIEBWERK? 513
5.2.2 TRIEBWERKSSCHUB 514
5.2.2.1 SCHUBGLEICHUNG 514
INHALTSVERZEICHNIS 15
5.2.2.2 SCHUB UND SCHUBDUESE 516
5.2.2.3 SPEZIFISCHER SCHUB 518
5.2.3 SPEZIFISCHER BRENNSTOFFVERBRAUCH 518
5.2.4 WIRKUNGSGRADE 521
5.2.4.1 THERMISCHER WIRKUNGSGRAD 521
5.2.4.2 NUTZ-, SCHUB- UND VERLUSTLEISTUNG UND VORTRIEBS- UND
GESAMTWIRKUNGSGRAD 521
5.2.4.3 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN SPEZIFISCHEM SCHUB, SPEZIFISCHEM
BRENNSTOFFVERBRAUCH UND
THERMISCHEM WIRKUNGSGRAD 523
5.2.5 TRIEBWERKS-KREISPROZESS 525
5.2.5.1 SYNTHESEBASIERTE KREISPROZESSBERECHNUNG 526
5.2.5.2 PARAMETRISCHE KREISPROZESSANALYSE REALER TURBOFAN-TRIEBWERKE 545
5.2.5.3 GRENZEN FUER DAS NEBENSTROM- UND DAS FANDRUCKVERHAELTNIS 549
5.2.6 DIFFUSOREN UND DUESEN IN STRAHLTRIEBWERKEN 550
5.2.6.1 GRUNDLEGENDES ZU DIFFUSOREN 551
5.2.6.2 GRUNDLEGENDES ZU DUESEN 552
5.2.6.3 NATUERLICHER UND REDUZIERTER MASSENSTROM 553
5.2.6.4 SUBSONISCHER TRIEBWERKSEINLAUF 553
5.2.6.5 REIN KONVERGENTE SCHUBDUESEN 560
LITERATUR 563
BILDQUELLEN 563
5.3 TRIEBWERKSSYSTEME 564
5.3.1 HILFSEINRICHTUNGEN UND HILFSGERAETE 564
5.3.1.1 ZAPFLUFT 564
5.3.1.2 HILFSGERAETETRAEGER 566
5.3.1.3 STARTERMOTOR UND TRIEBWERKSSTART 568
5.3.2 ELEKTRONISCHE TRIEBWERKSREGELUNG 572
5.3.2.1 GENERELLE AUFGABEN UND EIGENSCHAFTEN VON TRIEBWERKSREGELUNGEN
572
5.3.2.2 GENERELLE GRUNDSAETZE FUER EINE TRIEBWERKSREGELUNG 573
5.3.2.3 KOMPONENTEN EINES TRIEBWERKS-REGELUNGSSYSTEMS 573
5.3.3 TRIEBWERK-LEISTUNGSSTEUERUNG 584
5.3.3.1 MESSUNG UND BEURTEILUNG DER TRIEBWERKSLEISTUNG IM FLUG 588
5.3.3.2 MAXIMAL ZULAESSIGE ABGASTEMPERATUR EGT 590
5.3.3.3 TRIEBWERKSSCHONUNG IM ALLTAGSBETRIEB DURCH FIAT-RATED-UND
DE-RATED-SCHUB 590
5.3.3.4 FLX-THRUST UND FLX-TEMPERATURE 591
5.3.4 BRENNSTOFFSYSTEM 592
5.3.4.1 FLUGZEUG-BRENNSTOFFSYSTEM 592
5.3.4.2 TRIEBWERKS-BRENNSTOFFSYSTEM 596
5.3.5 OELSYSTEM 605
5.3.6 WAERMEMANAGEMENTSYSTEM 615
5.3.7 INTERNES TRIEBWERKS-LUFTSYSTEM 617
5.3.7.1 KUEHLUNG 618
5.3.7.2 AXIALKRAFTAUSGLEICH 620
5.3.7.3 AKTIVE SPALTKONTROLLE 621
5.3.8 VERDICHTERLUFT-REGELSYSTEM 624
5.3.8.1 TRANSIENTE VORGAENGE 624
5.3.8.2 VERSTELLBARE VERDICHTERLEITSCHAUFELN 627
5.3.8.3 VARIABLE ABBLASEVENTILE AM NIEDERDRUCKVERDICHTER 628
5.3.8.4 ABBLASEVENTILE AM HOCHDRUCKVERDICHTER 630
5.3.9 TRIEBWERKSVEREISUNGSSCHUTZ 632
5.3.9.1 ALLGEMEINES ZUR EISBILDUNG UND ZUR ENTEISUNG 632
5.3.9.2 VEREISUNGSSCHUTZ FUER DEN NASENKONUS (SPINNER) 633
5.3.9.3 VEREISUNGSSCHUTZ FUER DIE GONDELEINLAUFLIPPEN 634
5.3.10 GONDELBELUEFTUNG UND SCHUTZ VOR UEBERHITZUNG UND FEUER 635
16 INHALTSVERZEICHNIS
5.3.10.1 KUEHLUNG UND BELUEFTUNG 635
5.3.10.2 PRAEVENTION, DETEKTION UND LOESCHUNG VON TRIEBWERKSFEUERN 636
LITERATUR 640
BILDQUELLEN 641
6 FLUGFUEHRUNG 643
6.1 KOORDINATENSYSTEME 643
6.1.1 FLUGMECHANISCHE KOORDINATENSYSTEME NACH LN 9300 644
6.1.1.1 GEODAETISCHES KOORDINATENSYSTEM 644
6.1.1.2 FLUGZEUGFESTES KOORDINATENSYSTEM 644
6.1.1.3 BAHNACHSENSYSTEM 644
6.1.1.4 AERODYNAMISCHES KOORDINATENSYSTEM 645
6.1.1.5 TRANSFORMATION ZWISCHEN DEN KOORDINATENSYSTEMEN 646
6.1.2 ERDBEZOGENE KOORDINATENSYSTEME 647
6.1.2.1 ECEF-KOORDINATENSYSTEM 647
6.1.2.2 TRANSFORMATION VON POLAR-IN KARTESISCHE KOORDINATEN 647
6.1.3 BESCHREIBUNG DES FLUGZUSTANDS 647
6.2 FLUGZUSTANDSERFASSUNG 648
6.2.1 SENSOREN 648
6.2.1.1 DRUCKMESSUNG 648
6.2.1.2 STATISCHE DRUCKMESSUNG 649
6.2.1.3 BAROMETRISCHER HOEHENMESSER 650
6.2.1.4 TOTALDRUCKMESSUNG 650
6.2.1.5 WINDFAHNE 651
6.2.1.6 BESCHLEUNIGUNGSSENSOR 652
6.2.1.7 KREISEL 652
6.2.2 NORMATMOSPHAERE 654
6.2.3 FAHRTMESSUNG 655
6.2.4 HOEHENMESSUNG 656
6.2.5 HOEHENAENDERUNG 658
6.2.6 LAGEINSTRUMENTE 658
6.2.7 NAVIGATIONSSYSTEME 659
6.2.7.1 INERTIAL NAVIGATION SYSTEM (INS) 659
6.2.7.2 VHF OMNIDIRECTIONAL RANGE (VOR) 662
6.2.7.3 DISTANCE MEASURING EQUIPMENT (DME) 664
6.2.7.4 GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM (GNSS) 665
6.2.7.5 EPHEMERIDEN 665
6.2.7.6 POSITIONSBESTIMMUNG 667
6.2.7.7 KOPPLUNG 1NS/GNSS 669
6.3 SYSTEMARCHITEKTUREN 671
6.3.1 SYSTEME FUER FLAECHENNAVIGATIONSVERFAHREN 672
6.3.2 BUSSYSTEME 674
6.3.2.1 MILITARY STANDARD MIL-STD-1553 674
6.3.2.2 AERONAUTICAL RADIO, INCORPORATED ARINC 429 674
6.3.2.3 AERONAUTICAL RADIO, INCORPORATED ARINC 629 675
6.3.2.4 AERONAUTICAL RADIO, INCORPORATED ARINC 664 675
6.3.3 INTEGRATED MODULAR AVIONICS 675
6.3.4 FLUGMANAGEMENTSYSTEME 676
6.3.4.1 AUTO FLIGHT SYSTEM (AFS) 676
6.3.4.2 FLIGHT MANAGEMENT (FM) 677
6.3.4.3 FLIGHT GUIDANCE (FG) 679
INHALTSVERZEICHNIS 17
6.3.4.4 FLIGHT ENVELOPE (FE) 679
6.4 NAVIGATIONSVERFAHREN 681
6.5 LANDESYSTEME 685
6.5.1 ANFLUEGE 687
6.5.2 ILS 688
6.5.2.1 ERZEUGUNG FESTER STANDLINIEN (LEITLINIEN) 690
6.5.2.2 MARKER 693
6.5.2.3 BORDGERAETE 693
6.5.3 SATELLITENGESTUETZTE LANDESYSTEME 694
6.5.3.1 GLS/GBAS 694
6.5.3.2 BERECHNUNG DER WINKELABLAGEN 696
6.5.3.3 FEHLERBERECHNUNG 697
6.5.4 POLITISCHE UND WIRTSCHAFTLICHE ASPEKTE 698
LITERATUR 698
BILDQUELLEN 699
7 FLUGZEUGSYSTEME 701
7.1 EINFUEHRUNG 701
7.1.1 EINORDNUNG DER FLUGZEUGSYSTEME 701
7.1.2 DEFINITIONEN 702
7.1.3 BREAKDOWN 703
7.1.4 ZULASSUNG 705
7.1.5 SICHERHEIT UND ZUVERLAESSIGKEIT 705
7.1.6 MASSE 710
7.1.7 LEISTUNG 711
7.1.8 KOSTEN UND VERGLEICHSSTUDIEN 712
7.2 KLIMAANLAGEN 713
7.2.1 GRUNDLAGEN 713
7.2.1.1 AUSWIRKUNG VON ATMOSPHAERISCHEN PARAMETERN 713
7.2.1.2 BELUEFTUNG 714
7.2.1.3 TEMPERATURREGELUNG 714
7.2.1.4 DRUCKREGELUNG 714
7.2.2 HEIZSYSTEME 715
7.2.3 KUEHLSYSTEME 715
7.2.4 DRUCKREGELUNGSSYSTEME 717
7.2.5 BEISPIEL: AIRBUS A321 717
7.3 BORDSTROMVERSORGUNG 719
7.3.1 GLIEDERUNG 719
7.3.2 LEISTUNGSERZEUGUNG 719
7.3.3 LEISTUNGSVERTEILUNG 720
7.3.4 BEISPIEL: AIRBUS A321 722
7.4 AUSRUESTUNG 724
7.4.1 AUSSTATTUNGSELEMENTE 724
7.4.2 KABINENAUSLEGUNG 724
7.4.3 PASSAGIERSITZE 725
7.4.4 NOTEVAKUIERUNG 726
7.4.5 BEISPIEL: AIRBUS A321 727
18 INHALTSVERZEICHNIS
7.5 FEUERSCHUTZ 728
7.5.1 DETEKTIONSGRUNDLAGEN 728
7.5.2 UEBERHITZUNGSDETEKTION 728
7.5.3 RAUCHDETEKTION 730
7.5.4 GRUNDLAGEN DER FEUERLOESCHUNG 731
7.5.5 TRIEBSWERKS-UND APU-FEUERLOESCHANLAGE 731
7.5.6 FEUERLOESCHANLAGE IM FRACHTRAUM 732
7.5.7 LOESCHMETHODEN IN DER PASSAGIERKABINE 732
7.5.8 BEISPIEL: AIRBUS A321 733
7.6 FLUGSTEUERUNG 733
7.6.1 GLIEDERUNG 733
7.6.1.1 PRIMAERE UND SEKUNDAERE FLUGSTEUERUNG 733
7.6.1.2 REVERSIBLE UND IRREVERSIBLE FLUGSTEUERUNG 734
7.6.1.3 FUNKTIONSPRINZIP UND ENERGIEVERSORGUNG 734
7.6.2 STEUERN, TRIMMEN, STABILITAET 735
7.6.3 STEUERFLAECHEN - PRIMAERE FLUGSTEUERUNG 736
7.6.3.1 HOEHENRUDER 736
7.6.3.2 QUERRUDER 737
7.6.3.3 SEITENRUDER 737
7.6.3.4 TRIMMKLAPPE, HILFSKLAPPE UND FLETTNER-KLAPPE 738
7.6.4 BEDIENORGANE - PRIMAERE FLUGSTEUERUNG 739
7.6.5 STEUERFLAECHEN - SEKUNDAERE FLUGSTEUERUNG 740
7.6.5.1 HOCHAUFTRIEBSHILFEN 740
7.6.5.2 BREMSKLAPPEN UND STOERKLAPPEN 744
7.6.6 BEDIENORGANE - SEKUNDAERE FLUGSTEUERUNG 745
7.6.7 MECHANISCHE SIGNAL-BZW. KRAFTUEBERTRAGUNGSELEMENTE 745
7.6.8 ELEKTRISCHE SIGNALUEBERTRAGUNG (FLY-BY-YVIRE) 746
7.6.9 AKTUATOREN 746
7.6.9.1 HYDRAULISCHE AKTUATOREN MIT MECHANISCHER ANSTEUERUNG 746
7.6.9.2 INTEGRATED ACTUATOR PACKAGE (IAP) 747
7.6.9.3 FLY-BY-WIRE ACTUATOR 748
7.6.9.4 ELECTRO-HYDROSTATIC ACTUATOR (EHA) 748
7.6.9.5 ELECTRO-MECHANICAL ACTUATOR (EMA) 748
7.6.9.6 REDUNDANZ DER ANSTEUERUNG 748
7.6.9.7 RUDERDRUCKSIMULATION 749
7.6.10 BEISPIEL: AIRBUS A321 749
7.7 KRAFTSTOFFSYSTEM 751
7.7.1 ALLGEMEINES 751
7.7.2 KRAFTSTOFFAUFBEWAHRUNG 752
7.7.3 KRAFTSTOFFFOERDERANLAGE 753
7.7.4 KRAFTSTOFF-SCHNELLABLASSANLAGE 755
7.7.5 ANZEIGEN VON KRAFTSTOFFPARAMETERN 756
7.7.6 BEISPIEL: AIRBUS A321 756
7.8 HYDRAULIKVERSORGUNG 758
7.8.1 ALLGEMEINES 758
7.8.2 WIRKUNGSWEISE 758
7.8.3 KOMPONENTEN DES HYDRAULIKSYSTEMS 759
7.8.4 BEISPIEL: AIRBUS A321 761
7.9 EIS-UND REGENSCHUTZ 762
7.9.1 GLIEDERUNG 762
INHALTSVERZEICHNIS 19
7.9.2 GRUNDLAGEN DER VEREISUNG 763
7.9.3 PNEUMATISCH-MECHANISCHE SYSTEME 766
7.9.4 HEISSLUFTSYSTEME 767
7.9.5 ELEKTRISCHE WIDERSTANDSSYSTEME 767
7.9.6 FLUESSIGKEITSSYSTEME 768
7.9.7 EIS- UND BESCHLAGSCHUTZ BEI COCKPITSCHEIBEN 768
7.9.8 COCKPITSCHEIBEN-REGENSCHUTZANLAGEN 769
7.9.9 EISERKENNUNG UND EISWARNUNG 769
7.9.10 BEISPIEL: AIRBUS A321 769
7.10 FAHRWERK 771
7.10.1 ALLGEMEINES 771
7.10.2 FAHRWERKSTYPEN 771
7.10.3 ANFORDERUNGEN 773
7.10.4 BAUGRUPPEN UND KOMPONENTEN 774
7.10.4.1 BUGFAHRWERK 774
7.10.4.2 HAUPTFAHRWERK 774
7.10.4.3 STOSSDAEMPFER 776
7.10.4.4 REIFEN, RAEDERUND BREMSEN 776
7.10.5 FAHRWERKSSYSTEME 780
7.10.5.1 BETAETIGUNGSSYSTEM 780
7.10.5.2 LENKSYSTEM 781
7.10.5.3 BREMSSYSTEM 782
7.10.5.4 FAHRWERKSUEBERWACHUNGS-UND WARNANLAGE 784
7.10.6 BEISPIEL: AIRBUS A321 785
7.10.6.1 ALLGEMEIN 785
7.10.6.2 HAUPTFAHRWERK 786
7.10.6.3 BUGFAHRWERK 786
7.10.6.4 BETAETIGUNGSSYSTEM 786
7.10.6.5 LENKSYSTEM 787
7.10.6.6 BREMSSYSTEM 787
7.11 BELEUCHTUNG 788
7.11.1 EINLEITUNG 788
7.11.2 BEISPIEL: AIRBUS A321 788
7.12 SAUERSTOFFANLAGE 790
7.12.1 DER MENSCHLICHE SAUERSTOFFBEDARF 790
7.12.2 GLIEDERUNG 790
7.12.3 ATEMREGLER 791
7.12.4 MASKEN 792
7.12.5 SAUERSTOFFQUELLEN 792
7.12.6 BEISPIEL: AIRBUS A321 794
7.13 PNEUMATIKVERSORGUNG 795
7.13.1 PNEUMATISCHE HOCHDRUCKANLAGEN 795
7.13.2 PNEUMATISCHE NIEDERDRUCKANLAGEN 795
7.13.3 BEISPIEL: AIRBUS A321 797
7.14 WASSER-/ABWASSERANLAGE 798
7.14.1 EINTEILUNG 798
7.14.2 TRINKWASSERANLAGE 798
7.14.3 ABWASSERANLAGE 799
7.14.4 TOILETTENANLAGE 799
20 INHALTSVERZEICHNIS
7.14.5 BEISPIEL: AIRBUS A321 799
7.15 HILFSTRIEBWERK 800
7.15.1 GRUNDLAGEN 800
7.15.2 BEISPIEL: AIRBUS A321 802
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