Allgemeine Luftfahrzeugkunde — FlugzeugeLektion 2 von 55
02/55Zelle und Strukturen

Auf die Zelle wirkende Lasten

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Beim Betrieb wirken auf die Zelle eines Luftfahrzeugs fünf grundlegende Lastarten:

LastWirkungBeispiel am Flugzeug
Zug (Tension)Auseinanderziehen entlang einer AchseVerspannungs-Seile, Aufhängungspunkte
Druck (Compression)Zusammendrücken entlang einer AchseFahrwerksstreben bei Aufsetzen, Holmoberseite im positiven g
Scherung (Shear)Gleiten in entgegengesetzte RichtungenNieten, Bolzen, Klebefugen
TorsionVerdrehen um eine AchseDrehmoment des Motors auf den Triebwerksrahmen, Tragflügel bei einseitiger Last
Biegung (Bending)Kombination aus Zug + Druck auf gegenüberliegenden SeitenTragfläche unter Auftriebslast (Oberseite Druck, Unterseite Zug)

In der Praxis wirken meist mehrere Lasten gleichzeitig — Konstrukteure dimensionieren Bauteile auf die ungünstigste Kombination. Werkstoffe reagieren unterschiedlich: Aluminium-Legierungen sind gut auf Zug und Druck belastbar; reine Druckbauteile (Holmstege) werden oft aus dickem Aluminium oder Verbundwerkstoff gefertigt.

Lastvielfaches n (Load Factor)

Das Lastvielfache n beschreibt das Verhältnis zwischen Auftrieb und Gewicht (Flugmasse) des Flugzeugs:

n = Lift / Weight (oder L / m·g)

  • Geradeausflug, level: Auftrieb = Gewicht → n = 1 ("1 g").
  • Steile Kurve mit 60° Bank: Auftrieb = 2 × Gewicht → n = 2 ("2 g").
  • Looping Top: Pilot fühlt sich schwerelos, Auftrieb < Gewicht → n < 1 oder sogar negativ.
  • Vne pull-up: Auftrieb deutlich > Gewicht → n bis zur Strukturgrenze.

Das Lastvielfache ist die Maßzahl für die strukturelle Beanspruchung des Flugzeugs.

Strukturelle Grenzen — Limit Load und Ultimate Load

Bei der Zertifizierung nach CS-23 werden zwei Lastgrenzen definiert:

BegriffBedeutung
Limit Load (Grenzlast)Die maximale Last, die im normalen Flugbetrieb auftreten darf. Bei dieser Last gibt es keine bleibenden Verformungen. Für CS-23 Normal Category: meist +3,8 g / -1,52 g; Utility +4,4 g / -1,76 g; Aerobatic +6 g / -3 g.
Ultimate Load (Bruchlast)Die Bemessungslast, bei der das Bauteil bei einem Bruchversuch (fracture test) versagen kann — definiert als 1,5 × Limit Load (Sicherheitsfaktor 1,5). Bei dieser Last kann die Konstruktion versagen.

Beispiel (CS-23 Normal):

  • Limit Load = +3,8 g
  • Ultimate Load = 3,8 × 1,5 = +5,7 g

→ Das Flugzeug muss bei einem Test bis zur Ultimate Load belastet werden, ohne sofort zu brechen (3 Sekunden halten). Bei Lasten darüber ist Versagen erlaubt.

Manövergeschwindigkeit (Va) und Böen

Bei Geschwindigkeiten oberhalb der Manövergeschwindigkeit (Va) kann der Flügel die strukturelle Grenzlast nicht mehr durch Stallen abfangen, bevor die Last erreicht wird. Konsequenz:

  • Bei Va oder darunter: bei voller Höhensteuer-Ausschlag stallt der Flügel bevor Limit Load erreicht wird → strukturell sicher.
  • Über Va in starken Böen (heavy gusts): eine plötzliche Vertikalböe kann die Rumpfstruktur (besonders Tragfläche und Heck) durch das resultierende Lastvielfache beschädigen.

Bei erwarteter Turbulenz die Geschwindigkeit auf Va oder darunter reduzieren — das ist eine Standard-Maßnahme zur Vermeidung struktureller Schäden.

Mindestausstattung — definiert im AFM

Die Mindestausstattung (Minimum Equipment) eines Flugzeugs ist die im Flughandbuch (AFM / POH) festgelegte Ausstattung, die für den jeweiligen Betrieb (VFR Tag, VFR Nacht, IFR) vorhanden und funktionsfähig sein muss. Ohne diese Ausstattung ist der Flug nicht zulässig.

Konsequenz: Pilot prüft vor jedem Flug, dass alle im AFM verlangten Geräte funktionsfähig sind — bei Defekten wird die Minimum Equipment List (MEL) konsultiert (für Mehrmotorige / komplexe Aircraft) oder der Flug abgebrochen.

Primary Flight Display (PFD) — Aircraft Guidance

Ein Primary Flight Display (PFD) ist ein elektronisches Cockpit-Display in modernen Glass-Cockpit-Avioniken (z.B. Garmin G1000, Avidyne Entegra). Es zeigt Informationen über die Flugzeug-Führung (aircraft guidance) in integrierter Form:

  • Künstlicher Horizont (Attitude — Pitch/Bank).
  • Geschwindigkeitsband (Indicated Airspeed mit Vne, Vno, Vfe, Vs Markierungen).
  • Höhenmesser (Altitude mit QNH-Subscale).
  • Heading Indicator (Magnetic Heading).
  • Vertical Speed Indicator (Climb/Descent Rate).
  • Slip/Skid Indicator (Coordination).
  • HSI mit Nav-Daten (CDI, Course, Bearing).

→ Das PFD ersetzt die "Six Pack"-Standard-Instrumente durch eine integrierte digitale Anzeige.

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