Das Flugzeug

PHYSIK IM ALLTAG

Thema: Flugzeug

Name: Nadja Heuschkel

Abgabe: 27.05.2003

Fach: Physik

Klasse: 8

Inhaltsverzeichnis:

-Die Anfäng der Flugzeuggeschichte bis Heute

Otto Lilienthal, Wilbur und Orville Wright (wichtige Lebensdaten)

-Warum fliegt ein Flugzeug?

Auftriebsarten, Gesetzmäßigkeiten, Flugrichtung, Segelflugzeug

-Das Flugzeug!!!

Bestandteile, Flugzeugarten

-Qellenangaben

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Die Anfänge der Flugzeuggeschichte bis Heute

Die wichtigsten Lebesdaten von Otto Lilienthal (Bild1)

Otto Lilienthal wurde als Sohn eines Tuchhändlers Nachname: Lilienthal

geboren. Er besuchte das Gymnasium und wurde Vorname: Otto

danach Schülerder Gewerbeschule in Potsdam. Geburtsdatum: 23.05.1848

Es folgte ein Praktikum im Maschienenbau. Im Geburtsort: Anklam

Anschluss besuchteer die Gewerbeakademie Todesdatum: 10.08.1896

in Berlin. Im Jahre 1878 heiratete er Agnes Fischer.

Sie bekammen insgesamt vier Kinder.1886 trat Lilienthal dem ,,Deutschen Verein zur Förderung der Luftschifffahrt" in Berlin bei. Am 9. August startete Otto Lilienthal zu einem Gleitflug und es kam durch Steuerprobleme zum Absturz.

Otto Lilienthal starb an den Verletzungen des Absturzes am 10. August 1896.

Schon während seines Praktikums beschäftigte er sich mit der Technik des Fliegens und führt auch Experimente durch. Sein Erkenntnisse daraus verfaste er in seiner erschienen Arbeit mit dem Titel ,,Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst", in der physikalische Grundlagen erläutert. Lilienthals Intresse am Fliegen basierten auf der Beobachtung von Störchen und ihren Flügeln.(Bild2)

Im Jahre 1873 fing Lilienthal an, öffentlich Vorträge über die Probleme des Fliegens zu halten. Einige Zeit später experimentierte mit Tragflügeln (nach Vorbild der Störch), um die Luftkräfte zu messen. Um das heraus zu bekommen führte er Versuche mit Drachen und Flugmodellen durch. Danach folgten 20 Patente (Rechte), darunter vier Luftfahrtpatente. Nun stand ihm nichts mehr im Wege. 1881 eröffnete Otto Lilienthal sein eigenes Unternehmen für Maschienenbau.

Die ersten Flugversuche mit Fluggeräten, die Menschen transportieren sollten, fallen in das Jahr 1890. Kurze Zeit später gelang ihm ein Gleitflug in Berwitz nahe Potsdam über eine Distanz von mehr als 25 Meter. Er führte viele weitere Gleitflüe durch. Dabei gelangen ihm bahnbrechende Gleitflüge bis zu einer Weite von 250 Metern. Auch im Flugzeugbau experimentierte er emsig weiter. In der Zeit von 1890 bis 1896 konstruierte Lilienthal rund 30 Flugapparate,die erzu mehrals 2.000 Flugversuchen in berlin und Umgebung einsetzte. Dabei erreichte er sagenhafte Weiten von über 400 Metern. Viele seiner Konstruktionsmerkmale, die er damals ausarbeitete, kennzeichnern auch heute noch die Tragflächen moderner Flugzeuge. Auch die Gebrüder Wright verwendeten sein Arbeiten als Grundlage für den Bau ihres ersten flugfähigen Motorflugzeug der Welt. Sein ,,Normalsegelapparat" ging 1894 in Serie.

Er unternahm auch einige Versuch mit den ersten Doppeldecker. Bei einem Flug mit dem Normalsegelapperat bekam er Steuerprobleme und konnte so den Absturz nicht vermeiden. Er starb an den Folgen des Absturzes am 10. August 1896.

Otto Lilienthal geht als erster Erfinder des Flugzeuges ein (und als sehr eifriger Forscher).

Die wichigstene Lebensdaten von Wilbur und Orville Wright (Bild3)

Nachname: Wright Nachname: Wright

Vorname: Wilbur Vorname: Orville

Geburtsdatum: 16.04.1867 Geburtsdatum: 19.10.1871

Geburtsort: New Castle, Iniana (USA). Gebuftsort: Daytona, Ohio (USA).

Die Gebrüder Wright wurden als Söhne des Ehepaars Miloton und Susann geboren. Schon früh interessierten sich die Brüder für technische Dinge. Orville wurde Drucker und dann betätigte er sich als Verleger und Herausgeber seiner eigenen Zeitung. Nach wirtschaftlichen Problemen und der Schließung des Betriebs eröffneten die beiden gemeinsam ein Fahrradgeschäft in Daytona.

Durch Berichte über die Flugversuche Otto lilienthals und dessen tödlicher Absturz, befassten sich die Brüder selbst mit Flugzeugen und dem Fliegen. Sie konstruierten ein flugfähiges Flugzeug mit Motor, das sie auch zum Fiegen brachten. Die Brüder Wright waren die Wegbereiter des Fliegens und des Flugzeugbaus. Nach einigen Studien über die Fliegerei gingen in Brüder an die Konstruktionsarbeiten. Sie führten immer wieder Gleitversuche durch und verarbeiteten die gewonnenen Ergebnisse in ihrer praktischen Arbeit. Im Jahre 1901 war ein wichtige Hirde genommen: die Brüder schafften es ihren Gleiter in allen drei Achsen ohne Probleme zu lenken. Ab dem Jahr 1902 machte sie sich an den Bau ihres ersten Motorflugzeugs. Als Vorlage diente ihnen ihre Gleitflugapparate, nach denen sie Rumpf und Tragflächen bauten. Dazu konstruieten sie Propeller und den Motor, der besonders leicht war.Im September 1903 waren die Arbeiten beendet. Im Dezember 1903 war es dann endlich soweit, die Brüder Wright starteten zu ihrem ersten Flugversuch mit dem Motorflugzeug ,,Flyer". Der Flug dauerte 12 Sekunden, dabei legten sie eine Strecke von 53 Metern zurück.

Sie waren die ersten Flugpioniere, denen der erste Motorflug gelang. Die Brüder führten weitere durch und konnten so ihr Fluggeräte ständig verbessern. Die Weiterentwicklung mündete im Flyer II und Flyer III. Mit diesen schafften sie eine Flugdauer von mehr als 30 Minuten.

Damit war die Flugtauglichkeit ihrer Flugzeuge auch in der Praxis bewissen. Nach den unglaublichen Erfolgen mit ihren ersten Flugapperate produzierten sie ein A Modell Wright und einen Doppeldecker Wright, mit dem sie an die Öffentlichkeit gingen. Sie präsentierten ihre Flugapperate in Flugshows und lösen so eine Flugzeugtrietes aus. 1909 starteten sie mit ihren Modellen auch in Deutschland (Potsdam). Daraufhin wurde das Flugzeug aus den USA nach Deutschland transportiert. Mit den Flugvorführungen der Brüder Wright begann in Deutschland das Zeitalter des Motorflugs.

Im Jahr 1909 gründeten die Wrights in Johannesthal nahe Berlin die Firma ,,Flugmaschienen Wright". Dort wurden dann die Wright-Flugzeuge in Serie produziert. Bis zum Jahr 1913 wurden rund 60 Doppeldecker von Wright in den unterschiedlichsten Ausführungen hergestellt. Das Wright-Unternehmen läutete die Anfänge der modernen Fliegerei in Deutschland ein.

Warum fliegt ein Flugzeug?

Auftriebsarten; dynamischer Auftrieb, statischer Auftrieb

In der Flugtechnik werden zwei (ein erweiterte) Gruppen von Luftfahrzeugen unterschieden:

a) Luftfahrzeuge leichter als Luft (statischer Auftrieb) - Gas-Ballone, Heißluftballone, Zeppeline. Diese Luftfahrzeuge fliegen nach den pyhsikalischen Bedingungen des statischen Auftriebs, das heißt das Flugzeug wiegt weniger als die von ihm verdrägten Luftmenge. Es fliegt nach dem Archimedischen Prinzip: Die Auftriebskraft FA, die auf einen Körper in einer Flüssigkeit wikt, ist gleich der Gewichtskraft FG der vom Körper verdrängten Flüssigkeit.

b) Luftfahrzeuge schwerer als Luft (dynamischer Auftrieb) - Flächenflugzeuge, Hubschrauber,,normale" Flugzeuge. Das Profil einer Tragfläche erzeugt den Auftrieb, nach dem Bernoullischen Gesetz: In einer Luftströmung entsteht gegenüber dem äußeren Luftdruck in Strömungsrichtung ein sehr großer Druck und senkrecht zur Strömung ein Unterdruck.

Die Druckunterschiede sind um so größer , je größer die Geschwindigkeiten der Luft.

Bild5

Also damit das schwere Flugzeug fliegt benötigt man Luftströmungen, den dort herrscht der dynamische Auftrieb.

Beispiel für den dynamischen Auftrieb: Ein Wellenreiter hält sich auf seinem Brett über Wasser, wenn er durch ein Motoboot gezogen wird. Verlangsam nun das vorgespannte Motorboot seine Fahrt, fällt der Wellenreiter ins Wasser - er hat keinen Auftrieb mehr. Genau das gleich Verhältnis haben wir in der Luft, wenn es sich um den dynamischen Auftrieb geht. Ein Kinderdrachen ist zwar leicht gebaut aber er ist trotzdem schwerer als die Luft. Er steigt erst, wenn wir mit ihm laufen und ihm Geschwindigkeit und damit Auftrieb verschaffen.

Um den dynamischen Auftrieb auch zu nutzen ist die optimale Form der Tragflächen. Die Form der Tragflächen wird ,,Profil" genannt. Das Profil einer Tragfläche erzeugt also den Auftrieb nach dem oben genannten "Bernoulischen Gesetz".

Beispiel für Bernoulisches Gesetz: Durch einRohr fließt Wasser mit einem bestimmten Druck und dadurch auch mit einer bestimmten Geschindigkeit. Dann wird das Rohr um die Hälfte schmaler. Jetzt muss das Wasser, bei gleichem Druck, doppelt so schnell fließen. Bohrt man nun zwei Löcher in das Rohr, so stellt man fest, dass die Fontäne beim kleinen Durchmesser nur halb so hoch ist wie die Fontäne der anderen Bohrung.

Durch diese Gesetzmäßigkeit bekommt das Tragflächenprofil Auftrieb. Durch die konkrete Wölbung der Profile nimmt die Geschwindigkeit der Luft zu und der Druck ab. Die Druckdifferenz zwischen Ober- und Unterseite erzeugt die Kraft des Auftriebs. Darum muss auch ein Flugzeug beim Start so lange am Boden rollen. Zuerst muss an den Tragflächen genügend Luftgeschwindigkeit erzeut werden, damit das es der Auftrieb vom boden abhebt. Diese Geschwindigkeit wird in der Luft noch größer. Wird sie wieder verringert sinkt das Flugzeug. Bei ganz geringer Geschwindigkeit kann (wird) es abstürzen.

c) Es gibt auch ein durch Stahl-, Hub- oder Düsentriebwerke hervor gerufenem Auftrieb. Der Düsen- oder Stahlantrieb ist eine technische Entwicklung des Kriegs und revolutionierte den Bau von Flugzeugen. Durch diesen Antrieb kann man eine mehrfache Schallgeschwindigkeit erreichen. Der Düsenantrieb entsteht durch das Entweichen von Hochgeschwindigkeitsgasen durch einen am Bug befindlichen Düsen. Das gleich wird auch beim Raketenantrieb angewand.

Die drei Auftriebsarten konnen auch kompiniert auftreten!!!

Was hält das Flugzeug stabil in seiner Flugrichtung?

Wenn eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht, wirt die vorbeiströbende Luft am Leitwerk (ist der hintere Teil, mit dem Rumpf). Das Gewicht zieht den Flieger nach unten, das Leitwerk versucht zurückzubleiben. Da es aber mit dem Flieger verbunden ist, bewirkt es, dass der Flieger sich genau in Flugrichtung ausrichtet. Wenn jetzt der Flug steil nach unten geht, drückt die Luft von obrn auf das Leitwerk, dieses bewegt sich nach unten. Das Gegenteil passiert wenn das Flugzeug nach ober will. Genauso wirkt das Seitenleitwerk. Wenn der Flieger nach links ausbricht, drückt dia von vorn anstömende Luft das Seitenleitwerk nach links und andersrum. So stabilisiert das Leitwerk die Flugrichtung.

Warum kippt ein Segelflugzeug in der Luft nicht einfach um?

Beide Tragflächen, die Linke und die Rechte gemeinsam bewirken (beide gleich) den Auftrieb des Segelflugzeugs. Dreht sich der Flieger nun um die Längsachse, also er neigt sich zur Seite, dann wird der nach unten gekippte Flügel für die anströmende Luft länger, der nach ober weisende somit kürzer. Der "kürzere" Flügel erzeugt nun logischer weise weniger Auftrieb als der Längere. Nun herrscht am "längeren" Flügel ein stärkerer Auftrieb, der den ,,Segler" wieder in dieWaagerechte zurück hebt. Ein Segelflugzeug ist also um alle drei Achsen stabil. Mam spricht von einem "eigenstabilen" Flugzeug.

Das Flugzeug?!? Mechanisch oder dynamisch angetriebenes Luftfahrzeug

Bestandteile eines Flugzeuges

Jedes Flugzeug besteht aus einzelnen Baugruppen wie Rumpf, Tragflügeln, Leitwerk und Fahrwerk, außerdem hat es ein Triebwerk. Das Flugzeug wird durch einen Piloten gelnkt. Im Rumpf befindet sich die Besatzung, Passagiere und die Fracht. Der Rumpf verbindet das Tragwerk mit dem Leitwerk und außerdem mit dem Fahr- und Schwimmwerk. Am Tragwerk befinden sich unter anderen Tragflügel, Querruder, Störklappe und Bremsklappe. Zum Fahrwerk gehören das Fahrgestell, die Laufräder und Radbremsen. Die Ausrüstung im Flugzeug besteht aus Navigations- und Überwachungsgeräten, Klimaanlage, Rettungsausstattung und Energieversorgung. Es gibt einen automatischen Fulgregler der Autopilot heißt.

Bild6

Flugzeugarten

Es wird zwischen zivilen Flugzeugen (z.B. Linien- und Charterflugzeuge; Passagier- und Frachttransport und Sportflugzeuge) und Militärflugzeuge (z.B. Bomber, Aufklärer usw.)unterschieden. Nach Art der Antriebsmaschine unterscheidet man zudem Motor-, Propellerturbinen-, Kolben-, Stahl- oder Düsenflugzeuge.

Außerdem unterscheidet man je nach Anzahl der Tragflächen zwischen Eindecker, Doppeldecker und Dreidecker.

Es gibt auch noch einige spezille Flugzeugarten: Amphibienflugzeuge, Gleit- und Segelflugzeuge, Wasserflugzeuge, Flugboote, Senkrechtstartflugzeuge, Flachstartflugzeuge, Kurzstartflugzeuge.

Quellenangabe

Biografie Otto Lilienthal:

http://www.rasscass.com/templ/te_bio.php?PID=1670&RID=1;

www.google.de (Suchmaschiene)

Biografie Wright:

http://www.rasscass.com/templ/te_bio.php?PID=1195&RID=1;

www.google.de (Suchmaschiene)

Warum fliegt ein Flugzeug:

http://www.mfk-pattensen.de/Warum_fliegt_ein_Flugzeug.htm;

http://baadenweb.de/flieger/theorie.htm

Liebers/Wilke; 1992; Physik; Berlin; Volk und Wissen

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