Stabilität von (Klein) Flugzeugen

[dschnyder]

Guten Tag,

 

kann ein Flugzeug an den Flügelspitzen hochgehoben werden oder würde der Holm dadurch überlastet?

 

Nicht dass ich das probieren möchte... :001:

 

Trotzdem konnte mir bisher noch niemand eine Antwort darauf geben!

 

 

Gruss Daniel

[joh-k]

Hallo Daniel.

 

Habe mich auch schon mit dieser Frage beschäftigt, interessante Sache.

 

Die glaubwürdigste Erklärung, welche ich erhalten habe, war die:

 

Der Holm verträgt die Belastung sogar um ein x-faches, da die Auftriebskraft des Flugzeuges, die auch mehr als das Eigengewicht sein kann, zu weit über 95% durch die Tragflügel übernommen wird, nur ein verschwindend kleiner Anteil übernimmt das Leitwerk bzw. der Rumpf durch seine Form selbst; aber wem sag' ich das. :p

Wenn Du aber das Flugzeug an den beiden Flügelenden mit je einer Stütze, oder von mir aus rein hypotetisch auch mit den Händen, anheben würdest, wäre die örtliche Belastung, dort wo Du die Druckstelle hast, natürlich zu gross und die Verschalung / Beplankung etc. würde brechen - niemals aber der Holm.

 

So wurde es jedenfalls mir erklärt. Ich hoffe dass es noch einer besser weiss. ;)

 

Gruss

Johannes

[dschnyder]

Hallo Johannes,

 

das Problem (meine Unsicherheit) liegt darin, dass beim Hochheben am Flügelende ja kein Auftrieb auf der Flügelinnerseite erfolgt. D.h. der Holm wird meines Erachtens stärker belastet als im Flug.

 

 

Gruss Daniel

[joh-k]

Hallo Daniel.

 

Ja, richtig, und auch die Hebelwirkung, wenn man nur ganz aussen hochhebt, ist nicht zu vergessen. Aber auch wenn der grösste Auftriebsfaktor durch Unterdruck auf der Flügeloberseite entsteht, muss ja trotzdem der ganze Flugkörper via Holm über den Tragflügel getragen werden.

 

Aber ich möchte mich da nicht festfahren, habe auch nur geantwortet, weil ich mit genau dieser Frage im Speck fast eine Schlägerei unter Fluglehrern ausgelöst habe (ganz so klar und einfach scheint es doch nicht zu sein). :D

Die gleiche Frage könnte man ja auch bei einem Hubschrauber stellen, kann man ihn an den Blätter-Enden heben...

 

So, jetzt bin ich aber ruhig. :o

 

Johannes

[Mosquito]

Hallo Johannes,

 

das Problem (meine Unsicherheit) liegt darin, dass beim Hochheben am Flügelende ja kein Auftrieb auf der Flügelinnerseite erfolgt. D.h. der Holm wird meines Erachtens stärker belastet als im Flug.

 

 

Gruss Daniel

eben - die gesamte Kraft die normalerweise durch den Auftrieb verteilt auf die gesamte Fläche wirkt greift nun in einem einzigen Punkt an und das auch noch am Holmende bzw Randbogen was durch die Hebelwirkung nochmehr Belastung ergeben dürfte...

[BH47]

Die gleiche Frage könnte man ja auch bei einem Hubschrauber stellen, kann man ihn an den Blätter-Enden heben...

 

:mad: Wagt es nicht ..... :mad:

 

Hinweis zu den Holmen: Warum wohl befinden sich unter den Flügeln genau definierte Stützpunkte um den Flieger anzuheben? ;)

Zum Beispiel für eine Wägung.

 

Grüessli

Joachim

[dschnyder]

...Warum wohl befinden sich unter den Flügeln genau definierte Stützpunkte um den Flieger anzuheben?

Ich denke, damit die punktuelle Belastung nicht zu gross wird. Unser "Problem" ist aber damit noch nicht geklärt.

 

Gruss Daniel

 

 

PS:

Das mit dem Hubschrauber sollten wir schon einmal ausprobieren ;)

[Mosquito]

Ich denke, damit die punktuelle Belastung nicht zu gross wird. Unser "Problem" ist aber damit noch nicht geklärt.

 

Gruss Daniel

 

 

PS:

Das mit dem Hubschrauber sollten wir schon einmal ausprobieren ;)

am besten wir nehmen gleich den von Joachim :p

[joh-k]

Wagt es nicht .....

 

Das mit dem Hubschrauber sollten wir schon einmal ausprobieren

 

Schon eigenartig, dass wir alle an DAS Gleiche dachten... :005:

 

Also Joachim, wann und wo? :D

 

Johannes

[BH47]

Ich glaube Ihr seid alle zu heiss gebadet .... :D

 

Daniel: Ist es nicht genau umgekehrt? :confused:

Die Kraft soll ja an den Unterstützungspunkten punktuell auf den Holm übertragen werden.

 

Grüessli

Joachim, der morgen den Heli mit Stacheldraht vor Euch Vandalen sichert.

[dschnyder]

Die Kraft soll ja an den Unterstützungspunkten punktuell auf den Holm übertragen werden.

Hallo Joachim,

wir meinen sicher das selbe. Die Unterstützungspunkte sind für die punktuelle Belastung ausgelegt, der Holm nicht.

 

Aber, angenommen diese Punkte wären aussen am Flügel. Würde der Holm wegen der Hebelwirkung in der Rumpfnähe brechen oder nicht?

 

 

Gruss Daniel

[MarkusP210]

Bei einem nicht verstrebten Flügel würde ich's eher wagen...

 

Markus

[BH47]

Würde der Holm wegen der Hebelwirkung in der Rumpfnähe brechen oder nicht?

 

Nein Daniel, brechen vermutlich nicht.

Es würde eher zu einer Deformierung kommen.

An den Gesetzen der Physik kommen wir nicht vorbei. Hebelarm x Kraft

 

Grüessli

Joachim

[HaPe]

Würde der Holm wegen der Hebelwirkung in der Rumpfnähe brechen oder nicht?

Mal rein mit "Bauchgefühl", ohne rechnerische Abstützung ;): Ich glaube, dass dies gerade an der Flächenwurzel keine Rolle spielt, d.h. die Last bleibt (fast) gleich gross. Ob man nun (im Stillstand) von unten/aussen "abstüzt" oder den Flieger (im Flug) oben/verteilt "aufhängt", die grösste Last liegt immer an der Flächenwurzel (Ausnahme: abgestrebte Flächen z.B bei Cessna).

Sicher hat im Flug auch der Rumpf und das Leitwerk noch eine gewisse tragende Funktion, aber diese wird, wie oben schon erwähnt wurde, wohl eher gering sein.

Wenn nun der Hauptholm duchgehend gleich dimensioniert wäre wie an der Wurzel, so müsste ein Hochheben theoretisch möglich sein. Da dies aber kaum der Fall ist, könnte es (je nach Dimensionierung) ab ca. Flächenmitte nach Aussen zu Deformationen oder zum Bruch kommen. Abhängig ist das Ganze sicher auch noch vom Leergewicht des Fliegers. Ein UL/VLA mit 300kg Leergewicht liesse sich wahrscheinlich an den Flügelenden schon gefahrlos hochheben, aber eine Cessna Centurion mit knapp über einer Tonne wohl eher nicht, ausser, der Holm ist auch im äusseren Flügelbereich entsprechend dimensioniert.

 

Guss

HaPe

[dschnyder]

Vielen Dank für all Eure Antworten.

 

Ich sehe, die Frage ist gar nicht so einfach.

 

Von der Logik her finde ich die Antwort von "HaPe" plausibel.

 

 

 

Gruss Daniel

 

Hoffentlich ohne Holmbruch :)

[BH47]

Von der Logik her finde ich die Antwort von "HaPe" plausibel.

 

Das finde ich auch.

War mal wieder ein guter Thread. :)

 

Grüessli

Joachim

[Sepp Grünauer]

Nun dann möchte ich auch noch meinen Senf dazugeben und vielleicht ein bißchen die Mathematik zuhilfe nehmen.

 

Nehmen wir einen fiktiven Flieger dessen Rumpfgewicht 1000 Kg sein sollen, die Spannweite sei 10m und das Gewicht der Flächen vernachlässigbar. Desweiteren soll auch die punktuelle Belastung kein Problem darstellen.

 

Der gedachte Angriffspunkt des Auftriebs befindet sich somit ca. in der Mitte jeder Fläche also 2,5 m von der Rumpfmitte. (Tatsächlich ist er wahrscheinlich näher beim Rumpf weil der Auftrieb im Idealfall ellyptisch nach außen hin abnimmt. )

 

Das Biegemoment am Holm beträgt also: 2,5 * 1000 *9,81 = 24525 Nm

(Bei angenommen 2m wären's 19620 Nm)

Ganz außen angefaßt und augehoben wären es 5 *1000 *9,81 = 49050Nm. Das ist doppelt soviel wie bei 2,5m aufgehoben und 2,5 mal soviel wie bei 2m.

 

Nachdem ich aber kein Flugzeug kenne, bei dem der Holm 2,5g nicht verkraftet, sollte es kein Problem sein das Flugzeug and den Flächen ganz außen aufzuheben.

 

Last not least: Der Heli hat durch die Rotordrehung den aerodynamischen Angriffspunkt bei ca. 3/4 der Blattlänge, damit sollte das Anheben des Helis an den Blattspitzen überhaupt kein Problem sein. (Sorry Joachim)

 

Sepp

[Roberto]

Na dann mal viel Spaß beim anheben des Helis an den Blattspitzen! Lasst Ihn Euch nicht auf die Füsse fallen.

 

Beim auftrieberzeugenden Heliblatt spielt die nach außen gerichtete Zentrifugalkraft eine nicht zu unterschätzende Rolle um das Blatt in "Form"

zu halten. Und das geht nun mal nur über die rpm´s.

 

Besseres Beispiel.....bei der Autorotation schon in 200m die Drehzahl wegziehen

und den Pitch stehen lassen.

Die Blätter werden es Euch mit heftigen in die Hände klatschen weit oberhalb der TS-Nabe danken.

[BH47]

Der Heli hat durch die Rotordrehung den aerodynamischen Angriffspunkt bei ca. 3/4 der Blattlänge

 

Da der Gegenstand dieses Threads ein anderer ist empfehle dringenst die einschlägige Literatur.

Viel Erfolg! :)

 

Den Rest hat der Roberto bereits treffend artikuliert.

 

Gruss

Joachim

[Leroy]

Da der Gegenstand dieses Threads ein anderer ist empfehle dringenst die einschlägige Literatur.

 

 

Sach doch gleich, das du nur Angst um deinen Heli hast. :)

[dschnyder]

Guten Abend,

 

ein Flieger - Kollege, der sich intensiv mit "Aircraft Structures" befasst, hat sich Gedanken über unsere Frage gemacht. Seine Antwort möchte ich Euch nicht vorenthalten.

 

Gruss Daniel

[Jérôme Röthlisberger]

also ich musste das mir das 2mal genau lesen und komme nun langsam dahinter

 

soviel wie ich verstanden hab ist an den flügel spitzen die dopelte belastung als im flug in landesituation ? hab ich das richtig begriffen

 

nun wen das so ist dan ist auch nix mit Helibopper hochheben

 

zum segelflug ich hab bis jezt immer geglaubt das der flügel sich felxiebel biegt aber bei solch einer belastung nicht brechen würde ich meinte schon mal ein bild gesehen zu haben wo sich die flügel fast nach oben gefalltet haben ? na nun weiss ichs besser

 

danke

[dschnyder]

...hab bis jezt immer geglaubt das der flügel sich felxiebel biegt...

In der Antwort steht, dass sie brechen (können) wenn das Flugzeug sich in Rückenlage befindet. Bei Deinem angesprochenen Bild wurden die Flügel vermutlich nach oben gebogen -> grössere Belastbarkeit.

 

Gruss Daniel

[Volume]

Hi Jungs,

 

wirklich interessante Diskussion.

Wie bereits von Sepp völlig richtig erklärt ist das Wurzelbiegemoment des Flügels auf den ersten Blick unkritisch. Die reale Auftriebsverteilung liegt irgendwo zwischen Ellipse und Rechteck, beim Rechteck wäre der Kraftangriff bei halber Spannweite, das Wurzelbiegemoment also doppelt so hoch wenn man den Flieger an den Flügelenden hochhebt. Bei der Ellipse wäre der Kraftangriff bei 42% der Halbspannweite, das Biegemoment bei Flächenendangriff wäre also 2.34 mal so groß. 2g oder 2.34g sind deutlich geringer als die wenigstens 3.5g die ein Normalkategorieflugzeug aushält.

ABER dieser Vergleich hinkt ! Er gilt nur für das Biegemoment, das durch die Masse der nichttragenden Teile (also Rumpf & Co.) verursacht wird, der Flügel ist dabei völlig außer Acht gelassen.

Wir vergleichen also Masse der nichttragenden Teile an irgendwas um die 45% Halbspannweite mit Gesamtmasse an 100% Halbspannweite. Berücksichtigen wir nun noch die Rumpfbreite, so wird das Verhältnis 45% Spannweite - Rumpfbreite zu Spannweite nochmal größer.

Also z.B. für 10 Meter Spannweite und 1,2 Meter Rumpfbreite 4.5 Meter - 60 cm = 3,9 m zu 9.4 Meter, also schon 2.4 mal so viel Hebelarm, dazu nochmal etwa das 1.5 fache Gewicht (wegen den Flügeln, die jetzt mitgerechnet werden), schon sind wir jenseits der g´s die normalerweise ausgehalten werden.

Und dabei haben wir nur das Wurzelbiegemoment angeguckt, weiter aussen im Flügel wird das Verhältnis noch deutlich schlimmer.

Die allermeisten Flieger werden also wohl die Ohren anlegen, wenn du sie an den Flügelenden hochhebst, Ausnahmen sind wohl nur die Kunstflieger mit ihren kurzen und stabilen Flügeln.

 

Gruß

Ralf