15.07.2010
FLUG REVUE

ATPL Theoriewissen aufgefrischt Intro AerodynamikATPL Theoriewissen aufgefrischt: Aerodynamik

Vom Flugsaurier über die Gebrüder Lilienthal und Wright bis hin zum Airbus A380 - bei allen Flugbewegungen ist Aerodynamik seit Millionen Jahren eine unverzichtbare Grundlage.

Aerodynamik von modernen Verkehrsflugzeugen, Business-Jets und Militärjets ist hochkomplexer Treffpunkt von Strömungsmechanik,  Tragflächenkonstruktion sowie computerunterstützter Flugsteuerung.

Die Anforderungen sind immens: In den Anfangszeiten der Luftfahrt lagen Startgeschwindigkeit und Reiseflugtempo in der Regel dicht beieinander.

Heute muss ein Tragflügel im Reiseflug bei 900 bis 1000 Stundenkilometern möglichst effizient sein. Problem für den Konstrukteur: Bei Start und Landung beträgt die Geschwindigkeit rund 250 bis 300 km/h. Gute Langsamflugeigenschaften verkürzen Start- und Landestrecken. Das ermöglicht Einsatz auf kürzeren Pisten. Für den Flugzeughersteller ein wichtiges Verkaufsargument: So erhöht sich die Flexibilität bei den Airline-Kunden.

Den späteren Piloten interessiert im Gegensatz zum entwurfsorientierten Ingenieur oder Physiker von allem die Auswirkung in der Praxis: Welchen Einfluss üben Grenzschichten, Druckpunkte, Lastvielfache und ihre Verwandten auf die Steuerung des Flugzeuges aus? Wie wirkt es sich auf Anfluggeschwindigkeiten aus, wenn einzelne Hochauftriebshilfen defekt sind?

Die "Learning Objectives" der JAA beschäftigen sich bei den "Priciples of Flight" zunächst mit dem kleinen Einmaleins der Mechanik: Newtons Gesetzmäßigkeiten sollten dem angehenden Piloten vertraut sein. Dann geht es um statischen und dynamischen Druck sowie die Grundlagen der Unterschall-Aerodynamik.

Bezeichnungen an der Tragfläche wie Spannweite, Flügeltiefe oder Profilsehne sollten an entsprechend sinnvollen Skizzen vertieft werden. Im nächsten Schritt geht es um die zwei- und dreidimensionale dimensionale Betrachtung des Luftstroms.

Auftrieb hat leider den unangenehmen Begleiter Widerstand. Er tritt in unterschiedlichen Formen auf, als Induzierter Widerstand und parasitärer Widerstand.

Beim Vertiefen des Fachs Aerodynamik gilt es eine sinnvolle Balance zu halten: Zwar nimmt Aerodynamik einen großen Stellenwerk in der ATPL-Schulung ein. Dennoch soll der spätere Pilot ein Flugzeug sicher und mit ensprechendem Hintergrundwissen steuern - er muss es aber nicht entwerfen, bauen oder seine zukünftigen Optimierungspotentiale wissenschaftlich erschließen!

Dabei kommt von Seiten der Forschung ein sehr hilfreiches Tool für das Verständnis der Tragflächen: Die NASA hat auf der Webseite des Glenn Research Centers einen virtuellen Simulator erstellt, mit dem sich die einzelnen Parameter einer Tragfläche verändern lassen. In einem ebenfalls virtuellen Windkanal werden die Auswirkungen deutlich.

Das Polardiagramm ist schließlich der Schlüssel zum Verhalten eines bestimmten Tragflügels mit Blick auf das Verhältnis von Auftrieb und Widerstand.

Lastvielfache und Steuerflächen sind weiterer Schwerpunkt in der ATPL-Theorie. Es ist naheliegend, dass mit einem Schwergewicht wie Airbus oder Boeing kaum die agilen Flugmanöver eines Aerobatic-Zweisitzers möglich sind. Dennoch hat auch ein normales Verkehrsflugzeug durchaus eindrucksvolle Reserven und Einsatzgebiete: Beispiel hierfür ist der ZERO-G Airbus, mit dem das DLR und weitere europäische Forschungseinrichtungen Parabelflüge absovieren. Hier waren keine großen Modifikationen notwendig.

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flugrevue.de / Heiko Stolzke



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