eMotion - OUV

Entwurf eines Selbstbauflugzeugs
3.9 V-n-Diagramm für Manöver und Böen
Bei Flugmanövern (Kurven, Abfangvorgänge) wirken auf das Flugzeug erhöhte Kräfte
ein, die bei Nichterfüllung der Lastvielfachen zur Zerstörung der Struktur führen
können. Das Lastvielfache n ist als ein Vielfaches der Erdbeschleunigung g definiert.
Das V-n-Diagramm spielt eine große Rolle bei der Lufttüchtigkeitsanforderung an das
Flugzeugs. Es stellt grafisch das auf das Flugzeug wirkende Lastvielfache n in
Abhängigkeit der Fluggeschwindigkeit V dar und veranschaulicht so den zulässigen
Betriebsbereich des Flugzeugs. Bei den Geschwindigkeitsangaben ist von der
äquivalenten Fluggeschwindigkeit EAS (equivalent airspeed) auszugehen.
Entsprechend der Bauvorschrift CS-337 darf das positive bzw. negative Lastvielfache
den Wert +3,8 bzw. –1,5 nicht unterschreiten. Diese Werte stellen die beiden äußeren
Begrenzungslinien des V-n-Diagramms dar.
Die Grafik wird um die Böenbelastung erweitert. Sie stellt das Lastvielfache in
Abhängigkeit einer vorgeschriebenen vertikalen Böengeschwindigkeit (max. 15 m/s)
dar. Bei der Geschwindigkeit Vc muss eine Böe mit 15 m/s und bei der
Höchstgeschwindigkeit Vd muss das Flugzeug das Lastvielfache einer Böe mit 7,5 m/s
widerstehen.
Das Böenlastvielfache n wird nach der in CS-VLA 341 vorgegebenen Formel berechnet:
wobei
mit
Ude = Böengeschwindigkeit (m/s)
ρ₀ = Luftdichte auf Meereshöhe = 1,225 kg/m³
ρ = Luftdichte (kg/m³)
M/S = Tragflächenlast (kg/m²)
MAC = mittlere geometrische Flügeltiefe (m)
g = Erdbeschleunigung = 9,81 m/s²
V = EAS (m/s)
a = Auftriebsanstieg des Flügels (radiant): hier CL
Die Böenlasten werden mit den vorgegebenen Böengeschwindigkeiten Ude (7,62m/s
und 15,24 m/s) berechnet und sind im V-n-Diagramm als gestrichelte Linie dargestellt.
Die Berechnung der Böenlast n bei einer vertikalen Böengeschwindigkeit von 15,24m/s
und einer Reisegeschwindigkeit Vc von 55m/s sieht auf Meereshöhe
(ρ=ρ₀=1,225kg/m³) wie folgt aus:
Version: 01-2012 Projektname: eMotion Seite 28