Vorlesung Flugmechanik

1. Die Hauptvorlesung (4 SWS) "Flugmechanik, FM" (früher: "Flugmechanik mit Labor, FML"; davor: "Flugmechanik 1") gehört zum Bachelor Flugzeugbau, Studienschwerpunkt "Entwurf und Leichtbau" und wird ergänzt durch den Laborteil "LFB L" (2 SWS) in dem die Themen "Flugerprobung" und "Professionelles Fliegen" behandelt werden.
2. Eine Einführung - FPR-FM - (1 SWS) innerhalb der Vorlesung "Flugzeugprojekt" gehört zum Bachelor Flugzeugbau, Studienschwerpunkt "Kabine und Kabinensysteme".

Inhaltsverzeichnis

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Material zur Vorlesung
Klausuren und Lösungen

Aktuelles

Anmeldung zur Vorlesung und zum Labor: Anmeldeseite zu den Vorlesungen.

Keine Vorlesung FM am Mittwoch, 09.10.24. Kompensation: PSL.

Der Besuch der Abendvorträge aus dem Praxis-Seminar Luftfahrt (PSL) ist Bestandteil der Vorlesung und wird geprüft!

Hinweise zur Prüfung

• Dauer der Klausur:
  Die Dauer der Klausur beträgt 180 Minuten.
• Art der Ausführung und zugelassene Hilfsmittel der Klausur:
  Die Klausurarbeit besteht aus zwei Teilen:
  • Im ersten Teil der Klausur werden insbesondere "Kenntnisse" entsprechend den Lernzielen geprüft. In diesem ersten Teil der Klausur sind keine Hilfsmittel erlaubt (auch kein Taschenrechner). Nach Abschluß des ersten Teils der Klausurarbeit werden die Antwortblätter eingesammelt. Die Dauer des ersten Teils der Klausur wird spätestens zu Beginn der Klausur mitgeteilt.
  • Im zweiten Teil der Klausurarbeit werden die weiteren Lernziele geprüft. In diesem zweiten Teil der Klausur sind alle Hilfsmittel erlaubt, die im Ingenieurwesen üblich sind und andere Teilnehmer der Klausur nicht stören.

• ihren Studierendenausweis,
• ein Wörterbuch Englisch-Deutsch.

Allgemeine Hinweise zur Klausur-Rückgabe: Die Rückgabe erfolgt in Haus D, 2. Stock, Raum 217. Bitte beachten Sie auch die Spielregeln zur Organisation der Klausur-Rückgabe.

Basisdaten

Kurzzeichen:

FM (Flugmechanik)

Umfang:

4 SWS im 5. Semester des BEng Flugzeugbau, Schwerpunkt Entwurf und Leichtbau (BFL5 L+E)

In Verbindung mit:

Kurzzeichen:

LFB L (Labor Flugzeugbau "Luft")

Umfang:

2 SWS im 5. Semester des BEng Flugzeugbau, Schwerpunkt Entwurf und Leichtbau (BFL5 L+E)

Lernziele der Vorlesung

• Kenntnis ...
  • ... von Bezeichnungen und Parametern der Flugmechanik in deutscher und englischer Sprache,
  • ... formelmäßiger Zusammenhänge und Abhängigkeiten der Flugmechanik,
  • ... die Grundlagen der Flugerprobung.
• Entwickeln der Fertigkeit ...
  • ... (entsprechend dem Vorlesungsinhalt) Flugleistungs- und Flugeigenschaftsrechnungen durchzuführen und mit Hilfe weiterführender Literatur die Rechnungen zu detaillieren.

Inhalt der Vorlesung

• Teil 1: Flugleistungen
  • Internationale Standardatmosphäre, Machzahl, Fluggeschwindigkeiten
  • Aerodynamische Grundlagen
  • Widerstand, Polare, Gleitzahl, Geschwindigkeiten geringsten Widerstands und geringster Leistung
  • Triebwerksschub und Triebwerksleistung, Propellerwirkungsgrad, Kraftstoffverbrauch
  • Horizontalflug, Steig-, Sink- und Gleitflug
  • Maximale Flughöhe und maximale Fluggeschwindigkeit
  • Überzogener Flugzustand
  • Kurvenflug
  • Reichweite und Flugdauer
  • Start- und Landung
  • Lasten im Flugzeugschwerpunkt
  • Manöverlasten aus stationärem Abfangen und Kurvenflug
  • Böenlasten aus Vertikalböen
  • V-n-Diagramme und Zulassungsvorschriften
• Teil 2: Flugeigenschaften (je nach verbleibender Unterrichtszeit)
  • Statische Stabilität der Längsbewegung bei festem und losem Ruder, Längssteuerung
    • Flugzeugneutralpunkte, Stabilitätsreserven
    • notwendiger Ruder- und Trimmklappenwinkel
    • Knüppelkräfte

Die Vorlesung Flugmechanik  wird durchgeführt basierend auf dem Flugmechanik-Skript der University of Limerick. Autor des Skripts ist Prof. Dr. Trevor Young.

Inhaltsverzeichnis zum Skript

  
i       Nomenclature  
ii      Standard Data  
iii     Conversion Factors  
  
  
Part 1 Aircraft Performance  
  
1  Introduction to Flight Mechanics and the ISA  
   1.1  Introduction  
   1.2  The Atmosphere  
   1.3  Winds and Gusts  
   1.4  Mach Number and Flight Speeds  
  
2  Definitions, Background and Aerodynamic Fundamentals  
   2.1  Notation and Definitions  
   2.2  Sign Convention  
   2.3  Aerodynamic Forces and Moments  
   2.4  Controls for Pitch, Roll and Yaw  
   2.5  High Lift Devices  
  
3  Aircraft Drag and Drag Power  
   3.1  Introduction  
   3.2  Aircraft Drag  
   3.3  Lift/Drag Ratio  
   3.4  Minimum Drag  
   3.5  Minimum Power  
   3.6  Dependence of Parameters on Airframe Geometry, Weight and Altitude  
   3.7  Summary of Performance Expressions based on the Parabolic Drag Polar  
  
4  Powerplant Performance  
   4.1  Introduction  
   4.2  Turbo-jet  
   4.3  Turbo-prop  
   4.4  Piston-propeller  
  
5  Level, Climbing and Descending Flight  
   5.1  Equations of Motion  
   5.2  Performance in Level Flight  
   5.3  Performance in Climbing Flight  
   5.4  Ceiling (Maximum Altitude)  
   5.5  Maximum Level Speed  
   5.6  Performance in Descending (Gliding) Flight  
  
6  Stall, Speed Stability, Turning Performance  
   6.1  Stall  
   6.2  Speed Stability  
   6.3  Turning Performance  
  
7  Range and Endurance  
   7.1  Turbo-jet Range  
   7.2  Piston-prop Range  
   7.3  Turbo-jet Endurance  
   7.4  Piston-prop Endurance  
   7.5  Weights, Payload and Range  
  
8  Take-off and Landing Performance  
   8.1  Takeoff  
   8.2  Landing  
   8.3  Aircraft Operations  
  
9  (reserved)  
  
10 Loads, V-n Diagrams and Flight Envelope  
   10.1  Loads  
   10.2  V-n Diagrams  
   10.3  Flight Envelope  
  
Part 2 Static Longitudinal Stability  
  
11 Elementary Static Longitudinal Stability  
   11.1  Introduction  
   11.2  Criteria for Equilibrium and Static Stability  
   11.3  The Balance and Stability Equations  
  
12 Stick-free and Stick-fixed Conditions  
   12.1  Tailplane Control definition and Description  
   12.2  Stick-fixed and Stick-fixed Stability  
   12.3  Stick-fixed Trim Condition  
   12.4  Stick-free Trim Condition  
  
13 Longitudinal Manoeuvring Stability  
   13.1  Pitching Manoeuvre  
   13.2  Position of Manoeuvre Points  
   13.3  Determination of Manoeuvre Points from Flight Tests  
   13.4  Manoeuvre Points in Tums  
  
14 (reserved)  
  
15 (reserved)  
  
16 Introduction to Dynamic Stability  

  
References  
  
Appendix A      International Standard Atmosphere  
Appendix B      Miscellaneous Derivations  
Appendix C      Tutorial Questions  

  Prof. Dr. Scholz
  Aircraft Design and Systems Group (AERO)
  Studiengang Flugzeugbau
  Department Fahrzeugtechnik und Flugzeugbau
  Fakultät Technik und Informatik
  HAW Hamburg