Flugzeugentwurf - Leitwerkauslegung

19 January 2026, Andreas Strohmayer

Primärsteuerung

Steuerflächen: reduziertes Scharniermoment (Folie 82)

• Plain flap
• Overhanging balance
• Beveled trailing edge
• Sealed internal balance
• Balancing tab
• Frise aileron
• External airfoil balance
• Horn balance

Potenzielle Prüfungsfragen

• Wie sind die Volumenkoeffizienten für Höhen und Seitenleitwerk definiert?
• Nennen Sie die Größenordnung des Volumenkoeffizienten für Höhen- und Seitenleitwerk für ein TL-Verkehrsflugzeug.
• Wozu dienen ‚Dorsal Fins‘?
• Wozu dienen ‚Ventral Fins‘?
• Wie können Ruderkräfte reduziert werden?

Antriebsintegration

Arten der Vortriebserzeugung

• Kolbenmotor mit Propeller
  • Braucht Sauerstoff und kann daher weniger hoch fliegen
  • Ist Geschwindigkeit begrenzt (ca. $Ma 0,6$)
  • Leistung konstant über Geschwindigkeit
• Propellerturbine
  • Ebenfalls geschwindigkeit begrenzt auf ca. $Ma 0,65$
  • Leistung konstant über Geschwindigkeit
• Turbofan
  • Schub konstant über Geschwindigkeit
  • Verbrauch proportional zum abgerufenen Schub
• Turbojet
  • Schub konstant über Geschwindigkeit
  • Verbrauch proportional zum abgerufenen Schub

$$ P \cdot \eta_A = F \cdot v $$

mit Schub $F$; Wellen-Leistung $P$; Fluggeschwindigkeit $v$; Vortriebswirkungsgrad $\eta_A$

Typische Auswahlkriterien

• Operationelle Anforderungen
• installiertes Gewicht
• Verbrauch
• Dimension und installationsanforderungen
• Anschaffungskosten
• Lärm / Vibrationen
• Wartungszyklen (Mean Time Between Overhaul MTBO)
• Technologiestufe (z.B. Full Authority Digital Engine Control FADEC)
• Verfügbarkeit

Installationsaspekte

• Einleitung der Schublasten in die Flugzeugstruktur
• Interferenzen mit Flügel, Rumpf und Leitwerk
• Momentenhaushalt
  • Nickmomentenänderung
  • Giermoment bei Triebwerksausfall
  • Position des Schwerpunks
  • Gewichtsentlastung des Tragflügels
• Bodenfreiheit
• Zugänglichkeit und Inspizierbarkeit
• Lärm / Vibration
• hoher Druckrückgewinn / Geringe aerodynamische Einlaufverluste (z.B. durch Einstellwinkel)
• Rotor Burst
• Ansaugen von Fremdkörpern

Gute Skizze zur Positionierung der Triebwerke auf Folie 98
Ist auch in Prüfung relevant!

Weitere Idee: Verteilte Antriebe für sehr minimales Seitenleitwerk, kann ausgeglichen werden weil Elektromotoren besseres Ansprechverhalten haben als konventionelle Flugzeugmotoren

Potenzielle Prüfungsfragen

• Was sind typische Kriterien für die Antriebsauswahl?
• Welche Aspekte sind bei der Installation des gewählten Antriebs zu beachten?
• Welche Argumente sprechen für eine Anordnung von Triebwerken weiter außen bzw. innen am Tragflügel?
• Worin liegt ein wesentlicher Vorteil elektrischer Antriebe für die Antriebsintegration?

Fahrwerksintegration

• Spornanordnung
  • Leicht, billig
  • Dreipunktlandung bei hohem $\alpha$
  • Aber: Brems- und Seitenlast vor dem Schwerpunkt (instabil)
  • Pilotensicht beim Rollen nicht so gut
  • Großer Wiederstand beim Start
• Buganordnung
  • Brems und Seitenkraft hinter Schwerpunkt (stabil)
  • Geringer Wiederstand beim Start
  • Gute Pilotensicht beim Rollen
  • Aber: Hohe Bugfahrwerkslast, Gewicht, Wiederstand
• Tandemanordnung
  • Strukturell günstigste Lastaufteilung
  • Aber: Stützräder erforderlich
  • Genaue Landelagen erforderlich
  • Rotation beim Start kaum möglich