{"id":47398,"date":"2022-06-30T06:33:48","date_gmt":"2022-06-30T06:33:48","guid":{"rendered":"https:\/\/www.dewetron.com\/news\/flugzeugtechnik-die-kunst-des-fliegens\/"},"modified":"2025-01-13T14:51:28","modified_gmt":"2025-01-13T14:51:28","slug":"flugzeugtechnik-die-kunst-des-fliegens","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.dewetron.com\/de\/news\/flugzeugtechnik-die-kunst-des-fliegens\/","title":{"rendered":"Flugzeugtechnik \u2013 Die Kunst des Fliegens"},"content":{"rendered":"
\n
\n
\n
\n

<\/h2>\n
\n

Wer fliegt in seinem Urlaub nicht gerne in weit entfernte L\u00e4nder? Heutzutage ist dies nicht nur billiger, sondern auch einfacher als je zuvor. Doch die Flugzeugtechnik ist eine der forderndsten Teilgebiete der Ingenieurswissenschaft. Dies liegt nicht nur an der hohen Komplexit\u00e4t der Thematik, sondern auch an den besonders strikten Sicherheitsanforderungen.<\/p>\n

In diesem Artikel wollen wir Ihnen deshalb einen Einblick in beide Themengebiete geben: Was macht die Physik des Fliegens so komplex und weshalb sind die Pr\u00fcfmechanismen so umfangreich?<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n

\n
\n
\n
\n

Warum Fliegen so kompliziert ist<\/h2>\n
\n

Im Jahr 2000 formulierte man am Cambridge Institut f\u00fcr Mathematik sieben ungel\u00f6ste Probleme, welche zu den gr\u00f6\u00dften und schwierigsten Fragestellungen der Mathematik (und Wissenschaft) z\u00e4hlen. Auf die L\u00f6sung jedes einzelnen dieser Probleme ist ein Preisgeld von einer Millionen Dollar ausgeschrieben.<\/p>\n

Der Beweis, dass eine regul\u00e4re L\u00f6sung der Navier-Stokes-Gleichungen existiert, ist eines dieser Probleme. Die Navier-Stokes-Gleichungen beschreiben im Detail die Str\u00f6mung von Fl\u00fcssigkeiten und Gasen. Gerade die exakte Beschreibung von Luftstr\u00f6men ist jedoch ein wesentlicher Bestandteil der Flugzeugtechnik, denn wie will man ein Flugzeug in die Luft bringen, wenn man die zugrundeliegenden Prozesse nicht kennt?<\/p>\n

Eine exakte L\u00f6sung der Navier-Stokes-Gleichungen ist bis heute nicht m\u00f6glich. Nichtsdestotrotz konnte man durch aufwendige Computersimulationen und starke Vereinfachungen die grundlegenden Prinzipien des Fliegens verstehen und schlie\u00dflich anwenden. Deshalb nun die Frage: Warum fliegt ein Flugzeug?<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n

\n
\n
\n
\n

Fliegen leicht gemacht<\/h2>\n
\n

Ingenieure und Wissenschaftler konnten drei Prozesse ausfindig machen, welche f\u00fcr das Fliegen und somit die Flugzeugtechnik essenziell sind:<\/p>\n

    \n
  1. Luftteilchen werden beim Aufprall auf die Unterseite eines Fl\u00fcgels nach unten abgelenkt (Abbildung 1.a). Durch diesen Prozess wird das Flugzeug nach oben \u201egeschoben\u201c, ganz so als w\u00fcrde man kleine B\u00e4lle darauf werfen. Dieser Effekt ist relativ gering.<\/li>\n
  2. In den meisten F\u00e4llen sind Flugzeugfl\u00fcgel auf Ober- und Unterseite unterschiedlich geformt. Dies f\u00fchrt dazu, dass der Luftstrom auf der Oberseite des Fl\u00fcgels eine h\u00f6here Geschwindigkeit als an der Unterseite hat. Das liegt daran, dass die Luftteilchen an der Oberseite in derselben Zeit eine l\u00e4ngere Strecke zur\u00fccklegen m\u00fcssen. Durch den Geschwindigkeitsunterschied zwischen Ober- und Unterseite entsteht nun (nach dem Bernoulli-Prinzip) auch ein Druckunterschied zwischen beiden Seiten. Dieser Druckunterschied f\u00fchrt zu einem Sog, der das Flugzeug nach oben zieht (Abbildung 1.b)<\/li>\n
  3. Flugzeugfl\u00fcgel sind derart konstruiert, dass sie den einfallenden Luftstrom nach unten wegdr\u00fccken. Dieses Wegdr\u00fccken erzeugt, \u00e4hnlich wie bei Raketen, einen Schub (Abbildung 1.c). Dieser Effekt ist stark neigungsabh\u00e4ngig: Je steiler der Fl\u00fcgel steht, desto mehr Luft wird nach unten weggedr\u00fcckt. Deswegen schauen Flugzeuge beim Start mit ihrer Flugzeugspitze auch so steil nach oben.<\/li>\n<\/ol>\n

     <\/p>\n

    \"Die<\/p>\n

    Abbildung 1: Die physikalischen Prinzipien des Fliegens<\/p>\n

     
    \nWie man bei all diesen Prozessen sieht, ist ein Luftstrom f\u00fcr das Fliegen essenziell. Doch warum fliegen Flugzeuge dann in mehreren Kilometern H\u00f6he, wo dort doch die Luft sehr d\u00fcnn ist?<\/p>\n

    Was im ersten Moment wie ein Nachteil wirkt, ist tats\u00e4chlich doppelt n\u00fctzlich: Um den schw\u00e4cheren Auftrieb aufgrund der geringeren Luftdichte auszugleichen, m\u00fcssen Flugzeuge auch viel schneller fliegen. Somit ist die Flugdauer k\u00fcrzer. Durch die geringere Luftdichte gibt es aber auch weniger Luftwiderstand, was die Effizienz deutlich steigert.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n

    \n
    \n
    \n
    \n

    Pr\u00fcftechnik \u2013 Das A und O der Flugzeugtechnik<\/h2>\n
    \n

    Aerodynamische Prozesse theoretisch zu beschreiben, ist nur mit sehr viel Aufwand m\u00f6glich. Deshalb ist die Rolle der Pr\u00fcf- und Messtechnik umso wichtiger. So werden beispielsweise Flugzeuge vor dem Abheben auf das Genaueste kontrolliert, um Konstruktions- und Bauteilfehler zu erkennen. Nur so ist eine entsprechende Sicherheit f\u00fcr alle Passagiere und die Crew m\u00f6glich.<\/p>\n

    Belastungs- und Erm\u00fcdungstests sind dabei ein essenzieller Bestandteil. Man kann beispielsweise Messungen an einzelnen Komponenten oder sogar an der Gesamtstruktur vornehmen. Gerade bei letzterem sind hunderte von Messkan\u00e4len in Verbindung mit Dehnmessstreifen n\u00f6tig, die simultan ausgelesen werden m\u00fcssen.<\/p>\n

    Auch bei der internen Elektronik von Flugzeugen ist eine Pr\u00fcfung der Funktionsf\u00e4higkeit n\u00f6tig. Heutzutage laufen viele Prozesse in Flugzeugen automatisch ab, was nat\u00fcrlich neue Fehlerquellen erzeugt. Au\u00dferdem wird die Steuerung des Flugzeuges nicht, wie fr\u00fcher, \u00fcber mechanische Hebel o.\u00c4. vorgenommen, sondern \u00fcber elektronische Leitungen. Beim Bet\u00e4tigen eines Hebels wird zuerst ein elektrisches Signal erzeugt, welches am Triebwerk wieder in ein mechanisches Signal umgewandelt wird. Dies nennt man Fly-By-Wire<\/em>. Viele dieser Systeme funktionieren \u00fcber die sogenannte ARINC 429<\/em> Schnittstelle. Einen eigenen Blogpost dazu finden Sie hier<\/a>.<\/p>\n

    Flugzeuge sind w\u00e4hrend dem Betrieb auch extremen Belastungen ausgesetzt. So k\u00f6nnen in 12 km H\u00f6he sehr tiefe Lufttemperaturen auftreten, w\u00e4hrend gleichzeitig in der N\u00e4he der Triebwerke sehr hohe Temperaturen vorherrschen. Genau aus diesem Grund sind in der Flugzeugtechnik das st\u00e4ndige Warten und Kontrollieren der Flugzeuge n\u00f6tig. Dabei unterscheidet man zwischen einem A-, B-, C-, IL- und D-Check. Der A-Check stellt dabei eine routinem\u00e4\u00dfige Untersuchung dar, w\u00e4hrend ein D-Check einer General\u00fcberholung entspricht.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n

    \n
    \n
    \n
    \n

    DEWETRON \u2013 Ein verl\u00e4sslicher Begleiter in der Flugzeugtechnik<\/h2>\n
    \n

    Die Flugzeugtechnik stellt h\u00f6chste Anspr\u00fcche an die Messtechnik, denn hiervon h\u00e4ngen tats\u00e4chlich Menschenleben ab. Genau deshalb haben wir bei DEWETRON spezielle Systeme f\u00fcr das Testing in der Luftfahrt<\/a> entwickelt. Unsere Systeme k\u00f6nnen hunderte von verteilten Kan\u00e4len aufzeichnen und bieten eine Abtastrate von bis zu 10 MS\/s. Au\u00dferdem stellen Ihnen unsere Messsysteme Daten in Echtzeit zur Verf\u00fcgung \u2013 so k\u00f6nnen Sie diese direkt im Kontrollraum ansehen und analysieren.<\/p>\n

    Unsere hauseigene OXYGEN<\/a> Datenauswertungssoftware bietet dar\u00fcber hinaus noch viele weitere Optionen, die f\u00fcr die Flugzeugtechnik relevant sind. So erweisen sich gerade Features wie Rekorder, FFT-Analysen sowie Bereichs- und Ordnungsanalysen als unverzichtbar in Wartung und Service. Au\u00dferdem unterst\u00fctzt OXYGEN g\u00e4ngige Standards wie z.B. die in der Flugzeugtechnik g\u00e4ngige ARINC 429-Schnittstelle.
    \n <\/p>\n

    \"ARINC<\/p>\n

    Abbildung 2: ARINC 429 in OXYGEN<\/em><\/p>\n

     <\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n