Lösung zu Drehimpuls bei Propellerflugzeugen: Unterschied zwischen den Versionen

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Aktuelle Version vom 27. Juli 2009, 19:49 Uhr

Legt man die Bezugsachse in Flugrichtung und dreht sich der Propeller vom Pilot aus gesehen im Uhrzeigersinn, fliesst Impuls aus der Luft über den Propeller ins Flugzeug und Drehimpuls vom Motor über den Propeller an die Luft weg. Der rückwärts fliessende Impulsstrom belastet die Antriebswelle auf Zug. Der nach vorne fliessende Drehimpulsstrom beansprucht die Antriebswelle auf Torsion. Die Welle verformt sich dadurch im Sinne einer Linksschraube. Bezogen auf das System Flugzeug kann dem durch die Antriebswelle fliessenden Drehimpulsstrom ein Energiestrom zugeschrieben werden: [math] I_W = \omega I_L[/math]. Dieser Energiestrom wird auf die vorbeiströmende Luft umgeladen.
Beide Propeller führen der DO 335 aus der Luft Impuls zu. In der vorderen Propellerachse fliesst der Impuls rückwärts (gegen die Bezugsrichtung), in der hinteren vorwärts. Deshalb nennt man den vorderen Zugpropeller und den hinteren Druckpropeller. Im hinteren Propeller fliesst der Drehimpuls ins Flugzeug hinein, im vorderen geht er wieder an die Luft weg. Dieser Drehimpulsstrom transprotiert in der hinteren Antriebsachse Energie nach hinten und in der vorderen Energie nach vorn. Hinten fliesst der Energiestrom gegen den Drehimpulsstrom, weil das Potenzial oder das Energiebeladungsmass, die Winkelgeschwindigkeit, negativ ist. In der Welle des vorderen Propellers fliessen beide Mengen in die gleich Richtung.
Sobald der Propeller dreht, fliesst Drehimpuls an die Luft weg. Dieser Drehimpuls muss in der Startphase über das Fahrwerk vom Boden her aufgenommen werden. In der Flugphase fliesst der Drehimpuls über die Flügel zu. Weil die Bf 109 laufend stärker motorisiert worden ist und die Drehzahl nicht mehr weiter erhöht werden konnte, musste der Propeller einen immer stärkeren Drehimpulsstrom an die Luft abführen. Die Spurbreite und die Normalkraft begrenzen den maximalen Drehimpulsstrom bezüglich der Erde im Sinne des Hebelgesetzes, was unerfahrenen Piloten zu schaffen machte.
Ein Propeller oder Rotor tauscht Impuls und Drehimpuls mit der Luft aus. Beim schwebenden Helikopter müssen die Rotoren den Impulsaustausch mit dem Gravitationsfeld (Gewichtskraft) kompensieren. Der Drehimpuls, der die Energie vom Motor zum Propeller trägt wird bei der Tandem-Anordnung über den einen Rotor zu- und über den andern abgeführt. Im Hubschrauber selber erzeugt der seitwärts fliessende Drehimpulsstrom Biegung.

Aufgabe

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-#Wählt man die Bezugsrichtung nach vorne und dreht der Propeller vom Pilot aus gesehen im Uhrzeigersinn, fliesst [[Impuls]] aus der Luft über den Propeller ins Flugzeug und [[Drehimpuls]] vom Motor an die Luft weg. Dieser rückwärts fliessende [[Impulsstrom]] belastet die Antriebswelle des Propellers auf Zug. Die zugehörige Stromstärke nennt man  Antriebskraft. Damit der Propeller gleichmässig weiterdreht, muss der an die Luft abfliessende Drehimpuls vom Flugzeug aus ersetzt werden. Der durch die Antriebswelle fliessende [[Drehimpulsstrom]] belastet die Welle auf [[Torsion]]. Die Antriebswelle verformt sich unter der Wirkung des vorwärts fliessenden Drehimpulsstromes im Sinne einer Linksschraube. Bezüglich des Systems Flugzeug kann dem durch die Antriebswelle fliessenden Drehimpulsstrom ein [[zugeordneter Energiestrom|Energiestrom]] zugeschrieben werden <math>I_W = \omega I_L</math>. Diese Energie wird auf die vorbeiströmende Luft umgeladen.
+#Legt man die Bezugsachse in Flugrichtung und dreht sich der [[Propeller]] vom Pilot aus gesehen im Uhrzeigersinn, fliesst [[Impuls]] aus der Luft über den Propeller ins Flugzeug und [[Drehimpuls]] vom Motor über den [[Propeller]] an die Luft weg. Der rückwärts fliessende [[Impulsstrom]] belastet die Antriebswelle auf Zug. Der nach vorne fliessende [[Drehimpulsstrom]] beansprucht die Antriebswelle auf [[Torsion]]. Die Welle verformt sich dadurch im Sinne einer Linksschraube. Bezogen auf das System Flugzeug kann dem durch die Antriebswelle fliessenden Drehimpulsstrom ein [[zugeordneter Energiestrom|Energiestrom]] zugeschrieben werden: <math> I_W = \omega I_L</math>. Dieser Energiestrom wird auf die vorbeiströmende Luft umgeladen.
-#Beide Propeller führen dem Flugzeug aus der Luft Impuls zu. In der vorderen Propellerachse fliesst der Impuls rückwärts (gegen die Bezugsrichtung), in der hinteren vorwärts. Deshalb nennt man den vorderen Zugpropeller und den hinteren Druckpropeller. Der Drehimpuls fliesst über den hinteren Propeller ins Flugzeug hinein und über den vorderen wieder an die Luft weg. Im der hinteren Propellerachse fliesst die Energie gegen und in der vorderen mit dem Drehimpulsstrom, weil die hintere Achse rückwärts dreht und die vordere vorwärts.
+#Beide [[Propeller]] führen der DO 335 aus der Luft Impuls zu. In der vorderen Propellerachse fliesst der Impuls '''rückwärts''' (gegen die Bezugsrichtung), in der hinteren '''vorwärts'''. Deshalb nennt man den vorderen '''Zug'''propeller und den hinteren '''Druck'''propeller. Im hinteren [[Propeller]] fliesst der [[Drehimpuls]] ins Flugzeug hinein, im vorderen geht er wieder an die Luft weg. Dieser Drehimpulsstrom transprotiert in der hinteren Antriebsachse Energie nach hinten und in der vorderen Energie nach vorn. Hinten fliesst der Energiestrom gegen den Drehimpulsstrom, weil das [[Potenzial]] oder das [[Energieträger|Energiebeladungsmass]], die [[Winkelgeschwindigkeit]], negativ ist. In der Welle des vorderen Propellers fliessen beide [[Primärgrösse|Mengen]] in die gleich Richtung.
-#Sobald der Propeller dreht, fliesst Drehimpuls über den Propeller an die Luft weg. Dieser Drehimpuls muss in der Startphase über das Fahrwerk vom Boden her aufgenommen werden. In der Flugphase fliesst der Drehimpuls über die Flügel zu. Weil das Flugzeug laufend stärker motorisiert worden ist, hat der Propeller einen grösseren Drehimpulsstrom an die Luft abgeführt. Da die Spurbreite und die Normalkraft den maximalen Drehimpulsstrom bezüglich der Erde begrenzen ([[Hebelgesetz]], hatten unerfahrene Piloten so ihre Probleme damit.
+#Sobald der [[Propeller]] dreht, fliesst Drehimpuls an die Luft weg. Dieser Drehimpuls muss in der Startphase über das Fahrwerk vom Boden her aufgenommen werden. In der Flugphase fliesst der Drehimpuls über die Flügel zu. Weil die Bf 109 laufend stärker motorisiert worden ist und die Drehzahl nicht mehr weiter erhöht werden konnte, musste der Propeller einen immer stärkeren Drehimpulsstrom an die Luft abführen. Die Spurbreite und die [[Normalkraft]] begrenzen den maximalen Drehimpulsstrom bezüglich der Erde im Sinne des [[Hebelgesetz]]es, was unerfahrenen Piloten zu schaffen machte.
-#Ein Propeller oder Rotor tauscht Impuls und Drehimpuls mit der Luft aus. Beim schwebenden Helikopter müssen die Rotoren den Impulsaustausch mit dem Gravitationsfeld, die Gewichtskraft, kompensieren. Der nicht zu vermeidende Drehimpulsstrom, der die Energie vom Motor zum Propeller trägt wird bei der Tandem-Anordnung über den einen Rotor zu- und über den andern abgeführt. Im Hubschrauber selber erzeugt der seitwärts fliessende Drehimpulsstrom [[Biegung]].
+#Ein [[Propeller]] oder Rotor tauscht Impuls und Drehimpuls mit der Luft aus. Beim schwebenden Helikopter müssen die Rotoren den Impulsaustausch mit dem Gravitationsfeld (Gewichtskraft) kompensieren. Der Drehimpuls, der die Energie vom Motor zum Propeller trägt wird bei der Tandem-Anordnung über den einen Rotor zu- und über den andern abgeführt. Im Hubschrauber selber erzeugt der seitwärts fliessende Drehimpulsstrom [[Biegung]].
 '''[[Drehimpuls bei Propellerflugzeugen|Aufgabe]]'''