Dr. András Jancsó Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs

1. Dr. András JancsóKonstruktiver Aufbau eines Flugzeugs

2. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs Die wissenschaftliche Empirie führt erst im 19. Jahrhundert zu erfolgreichen Tests mit flugfähigen Apparaten, die - zunächst im Gleitflug - geeignet waren, das Gewicht eines Menschen zu tragen. Otto Lilienthal

3. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs Längere Flugstrecken mit einem steuerbaren Flugzeug zurückzulegen, gelang erst mit der Nutzung motorisierter Starrflügelflugzeuge Anfang des 20. Jahrhunderts. Die Gebrüder Wright legten mit ihren erfolgreich bewiesenen Kenntnissen über den Motorflug den technischen Grundstein für eine rasante Entwicklung in der Geschichte der Luftfahrt, die bis heute fortdauert.

4. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs Längere Flugstrecken mit einem steuerbaren Flugzeugzurückzulegen, gelang erst mit der Nutzung motorisierter Starrflügelflugzeuge Anfang des 20. Jahrhunderts. Die Gebrüder Wright legten mit ihren erfolgreich bewiesenen Kenntnissen über den Motorflug den technischen Grundstein für eine rasante Entwicklung in der Geschichte der Luftfahrt, die bis heute fortdauert.

5. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs Längere Flugstrecken mit einem steuerbaren Flugzeugzurückzulegen, gelang erst mit der Nutzung motorisierter Starrflügelflugzeuge Anfang des 20. Jahrhunderts. Die Gebrüder Wright legten mit ihren erfolgreich bewiesenen Kenntnissen über den Motorflug den technischen Grundstein für eine rasante Entwicklung in der Geschichte der Luftfahrt, die bis heute fortdauert.

6. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs Die Flugzeugkonfiguration von Heute ist so auszulegen, dass das Flugzeug • möglichst vielseitig verwendet werden kann, • möglichst wirtschaftlich und damit konkurrenzfähig ist, • Produktionskosten (Entwicklungs-, Material-, Technologiekosten) • Nutzlast (Gesamtfluggewicht: Konstruktion, Treibstoff, Personal, Nuzlast) • Reichweite • höchsten Standard an Sicherheitsanforderungen erfüllt.

7. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs Die Flugzeugkonfiguration von Heute ist so auszulegen, dass das Flugzeug • möglichst vielseitig verwendet werden kann, • möglichst wirtschaftlich und damit konkurrenzfähig ist, • Produktionskosten (Entwicklungs-, Material-, Technologiekosten) • Nutzlast (Gesamtfluggewicht: Konstruktion, Treibstoff, Personal, Nuzlast) • Reichweite • höchsten Standard an Sicherheitsanforderungen erfüllt.

8. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs Die Flugzeugkonfiguration von Heute ist so auszulegen, dass das Flugzeug • möglichst vielseitig verwendet werden kann, • möglichst wirtschaftlich und damit konkurrenzfähig ist, • Produktionskosten (Entwicklungs-, Material-, Technologiekosten) • Nutzlast (Gesamtfluggewicht: Konstruktion, Treibstoff, Personal, Nuzlast) • Reichweite • höchsten Standard an Sicherheitsanforderungen erfüllt.

9. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs Die Flugzeugkonfiguration von Heute ist so auszulegen, dass das Flugzeug • möglichst vielseitig verwendet werden kann, • möglichst wirtschaftlich und damit konkurrenzfähig ist, • Produktionskosten (Entwicklungs-, Material-, Technologiekosten) • Nutzlast (Gesamtfluggewicht: Konstruktion, Treibstoff, Personal, Nuzlast) • Reichweite • höchsten Standard an Sicherheitsanforderungen erfüllt.

10. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs Konstruktiver Aufbau des Flugzeuges Konstruktions-Konstruktionsgruppen Hauptgruppen FlugwerkRumpfwerk Tragwerk Leitwerk Steuerwerk Fahrwerk Triebwerksanlage Triebwerk Triebwerkseinbau Propelleranlagen und alle Funktionsanlagen AusrüstungStandardausrüstung Sonderausrüstung bewegliche Einsatzausrüstung

11. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs Konstruktiver Aufbau des Flugzeuges Konstruktions-Konstruktionsgruppen Hauptgruppen FlugwerkRumpfwerk Tragwerk Leitwerk Steuerwerk Fahrwerk Triebwerksanlage Triebwerk Triebwerkseinbau Propelleranlagen und alle Funktionsanlagen AusrüstungStandardausrüstung Sonderausrüstung bewegliche Einsatzausrüstung

12. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Rumpfwerk • Der Rumpf dient hauptsächlich • zur Unterbringung von Nutzlast und Besatzung, • zur Verbindung von Flügel und Leitwerk, • eventuell zum Anschluß bzw. zur Unterbringung von Fahrwerk und Triebwerk, • als Druckkabine

13. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Gestaltung des Rumpfs • Aerodynamik • Nutzvolumen • Materialaufwand • Das günstigste Verhältnis von Rumpflänge zu Rumpfdurchmesser liegt bei Verkehrsflugzeugen zwischen 8 und 12.

14. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Aspekte zum Auswahl derRumpfkonfigurationen • Festigkeit – Flugsicherheit • Lastaufnahme – Verwendungszweck • Lufttüchtigkeitsanforderungen • Aerodynamik (Widerstandsbeiwert) • Bauvorschriften

15. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Die gebräuchlichsten Rumpfquerschnittsformen: • Viereckrumpf • Kreisrumpf • Ellypsenrumpf • Dreieckrumpf • Doppelrumpf

16. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Aufteilung des Rumpfwerks in Längsrichtung: • Vorderer Rumpfteil • Mittlerer Rumpfteil • Hinterer Rumpfteil • Rumpfende

17. Rumpf- struktur des Airbus A 300 Nummerierung in Positiver x-Richtung Flügel-Mittel-Kasten des Airbus A300

18. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Ausschnitt aus • dem hinteren • Rumpfteil des • Airbus A300 • 1. Druckschott • 2. Fußboden • 3. Spant • 4. Stringer • 5. Beplankung

19. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs Konstruktiver Aufbau des Flugzeuges Konstruktions-Konstruktionsgruppen Hauptgruppen FlugwerkRumpfwerk Tragwerk Leitwerk Steuerwerk Fahrwerk Triebwerksanlage Triebwerk Triebwerkseinbau Propelleranlagen und alle Funktionsanlagen AusrüstungStandardausrüstung Sonderausrüstung bewegliche Einsatzausrüstung

20. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Tragwerk • Das Tragwerk dient zur • Erzeugung des notwendigen Auftriebs • Steuerung des Flugs • Kraftstoffaufnahme • u.U. Befestigung der Triebwerke • Unterbringung des Hauptfahrwerks

21. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Belastungen am Tragwerk: • Luftstreckenlasten • Massenlasten der Flügelkonstruktion • Einzellest aus der Masse der Aggregate (Triebwerk, Kraftstoff, Fahrwerk usw.)

22. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Prinzipschema der Kräfte an einem Tragflügel • Gegenkraft zum Auftrieb, • Gegenkraft zum Widerstand • Torsionskraft • Querkraft

23. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Aufbau eines Tragflügels • mittlerer Torsionskasten, • vorderer Torsionskasten, • hinterer Torsionskasten, • innrere Vorflügel, • mittlerer Vorflügel, • äußerer Vorflügel, • Querruder, • Bremsklappen, • innere Landeklappen, • äußere Landeklappen • Grenzschichtzaun, • Randbogen bzw. Winglets

24. Aufbau eines Tragflügels • mittlerer Torsionskasten, • vorderer Torsionskasten, • hinterer Torsionskasten, • innrere Vorflügel, • mittlerer Vorflügel, • äußerer Vorflügel, • Querruder, • Bremsklappen, • innere Landeklappen, • äußere Landeklappen • Grenzschichtzaun, • Randbogen bzw. Winglets

25. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Aufbau eines Tragflügels • mittlerer Torsionskasten, • vorderer Torsionskasten, • hinterer Torsionskasten, • innrere Vorflügel, • mittlerer Vorflügel, • äußerer Vorflügel, • Querruder, • Bremsklappen, • innere Landeklappen, • äußere Landeklappen • Grenzschichtzaun, • Randbogen bzw. Winglets

26. Aufbau eines Tragflügels • mittlerer Torsionskasten, • vorderer Torsionskasten, • hinterer Torsionskasten, • innrere Vorflügel, • mittlerer Vorflügel, • äußerer Vorflügel, • Querruder, • Bremsklappen, • innere Landeklappen, • äußere Landeklappen • Grenzschichtzaun, • Randbogen bzw. Winglets

27. Aufbau eines Tragflügels • mittlerer Torsionskasten, • vorderer Torsionskasten, • hinterer Torsionskasten, • innrere Vorflügel, • mittlerer Vorflügel, • äußerer Vorflügel, • Querruder, • Bremsklappen, • innere Landeklappen, • äußere Landeklappen • Grenzschichtzaun, • Randbogen bzw. Winglets

28. Aufbau eines Tragflügels • mittlerer Torsionskasten, • vorderer Torsionskasten, • hinterer Torsionskasten, • innrere Vorflügel, • mittlerer Vorflügel, • äußerer Vorflügel, • Querruder, • Bremsklappen, • innere Landeklappen, • äußere Landeklappen • Grenzschichtzaun, • Randbogen bzw. Winglets

29. Aufbau eines Tragflügels • mittlerer Torsionskasten, • vorderer Torsionskasten, • hinterer Torsionskasten, • innrere Vorflügel, • mittlerer Vorflügel, • äußerer Vorflügel, • Querruder, • Bremsklappen, • innere Landeklappen, • äußere Landeklappen • Grenzschichtzaun, • Randbogen bzw. Winglets

30. Aufbau eines Tragflügels • mittlerer Torsionskasten, • vorderer Torsionskasten, • hinterer Torsionskasten, • innrere Vorflügel, • mittlerer Vorflügel, • äußerer Vorflügel, • Querruder, • Bremsklappen, • innere Landeklappen, • äußere Landeklappen • Grenzschichtzaun, • Randbogen bzw. Winglets

31. Aufbau eines Tragflügels • mittlerer Torsionskasten, • vorderer Torsionskasten, • hinterer Torsionskasten, • innrere Vorflügel, • mittlerer Vorflügel, • äußerer Vorflügel, • Querruder, • Bremsklappen, • innere Landeklappen, • äußere Landeklappen • Grenzschichtzaun, • Randbogen bzw. Winglets

32. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Haptstruktur des Tragflügels des Airbus A300 • Vorderholm (aus einem Stück gefräst) • Mittelholm (Obergurt/Stegbleche/Untergurt) • Hinterholm (aus einem Stück gefräst) • 29 Rippen (jeweils aus einem Stück gefräst)

33. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Haptstruktur des Tragflügelsdes Airbus A300 • Hilfsstruktur • Kastenstruktur durch Beplankungspanels auf der Ober- und Unterseite (gefräste Al-Platten) • feste Nasenkante • Steuerflächen

34. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs Konstruktiver Aufbau des Flugzeuges Konstruktions-Konstruktionsgruppen Hauptgruppen FlugwerkRumpfwerk Tragwerk Leitwerk Steuerwerk Fahrwerk Triebwerksanlage Triebwerk Triebwerkseinbau Propelleranlagen und alle Funktionsanlagen AusrüstungStandardausrüstung Sonderausrüstung bewegliche Einsatzausrüstung

35. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Leitwerk • Das Leitwerk dient zur Sicherstellung der • Stabilität • Steuerbarkeit

36. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Leitwerk • Aufteilung: • Höhenleitwerk (20-30 % der Flügelfläche) • Seitenleitwerk (10-20 % der Flügelfläche)

37. Gebräuchliche Leitwerksformen konventionelle Form, Höhenleitwerk in halber Höhe des Seitenleitwerks T-Leitwerk Seitenleitwerk in zwei Endscheiben aufgeteilt dreiteiliges Seitenleitwerk, zwei Seitenleitwerke auf Leitwerksträgern, V-Leitwerk mit Wirkung als Höhen- und Seitenruder

38. Struktureller Aufbau eines konventionellen Leitwerks Unabhängig von Leitwerksform: Zellenkonstruktion, bestehend aus Vorder- und Hinterholm, Rippen Beplankungspanels. Werkstoff z.B. bei A300-600, A310-300 und A320: CFK.

39. Struktureller Aufbau eines konventionellen Leitwerks Seitenleitwerk Höhenleitwerk Höhenleitwerksmittelkasten Seitenleitwerksmittelkasten Höhenleitwerks-Nasenverkleidung Seitenleitwerks-Nasenverkleidung Rumpf-Leitwerksanschluß Seitenleitwerksflosse Höhenleitwerksflosse

40. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs Steuerwerk Hauptsteuerung (dreidimensionale Bewegung um die Längs-, Quer- und Hochachse) Nebensteuerung (Landeklappen, Nasenklappen, Vorflügel, Störklappen, Trimmung, Geschwindigkeitsbremsen, Steuerungen)

41. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Hauptgruppen der Steuerwerke • Bedienorgane • Übertragungsbauteile • Ruderflächen

42. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Hauptgruppen der Steuerwerke • Bedienorgane • Übertragungsbauteile • Ruderflächen

43. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Übertragungsbauteile in den Steuerwerken • Seilzüge • spielfreie Kraftübertragung, • Gewichtssparung, • problemlose Kraftumlenkung, • hohe Sicherheit gegen Gewaltbruch und Dauerbruch), • Nachteil: übertragen nur Zugkräfte • Stoßstangen, • nur für kürzere Strecken (Rudern, Klappen, Ventileingänge) • für Zug- und Druckkräfte • spielfreie Kraftübertragung schwer realisierbar • Drehwellen, • für Schwenk- und • für Rotationsbewegungen • Ketten • für geringe Betätigungsgeschwindigkeit, z.B.: Trimmung, Antrieb

44. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Aspekte zur Auslegung der Steuerungsanlage: • Spannweite der Ruders • Tiefe des Ruders • Verhältnis Rudertiefe zur Profiltiefe • Ausschlagwinkel • Geschwindigkeit

45. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs Konstruktiver Aufbau des Flugzeuges Konstruktions-Konstruktionsgruppen Hauptgruppen FlugwerkRumpfwerk Tragwerk Leitwerk Steuerwerk Fahrwerk Triebwerksanlage Triebwerk Triebwerkseinbau Propelleranlagen und alle Funktionsanlagen AusrüstungStandardausrüstung Sonderausrüstung bewegliche Einsatzausrüstung

46. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Fahrwerk • Aufgaben des Fahrwerks: • Beweglichkeit des Flugzeuges am Boden, • Aufnahme des Landestoßes, • Aufnahme der kinetischen Energie beim Bremsen, • Federung bei Bodenunebenheiten

47. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Fahrwerksarten • Hauptfahrwerk (90-95% des Gesamtfluggewichts), • Heckfahrwerk (Bild 1) • Bugfafrwerk (Bild2.)

48. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs • Fahrwerksanordnungen • einfahrbar – nicht einziehbar • Geschwindigkeit, • Fluggewicht, • Ökonomie, • Herstellungskosten

49. Fahrwerksanordnungen 1. Heckfahrwerk mit Spornrad, 2. Bugfahrwerk, 3. Tandemfahrwerk

50. Konstruktiver Aufbau eines Flugzeugs Konstruktiver Aufbau des Flugzeuges Konstruktions-Konstruktionsgruppen Hauptgruppen FlugwerkRumpfwerk Tragwerk Leitwerk Steuerwerk Fahrwerk Triebwerksanlage Triebwerk Triebwerkseinbau Propelleranlagen und alle Funktionsanlagen AusrüstungStandardausrüstung Sonderausrüstung bewegliche Einsatzausrüstung