Flächenbelastung (Flügel)

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Die Flächenbelastung B eines Flügels ergibt sich aus der Masse m eines Flugkörpers geteilt durch die Flügelfläche A:

B=\frac{m}{A}.

Falls die Tragfläche kein Rechteck ist, muss sie als Integral über die Spannweite betrachtet werden:

B=m\cdot\left(\int\limits_{-\frac{b}{2}}^{+\frac{b}{2}}l(y)dy\right)^{-1}.

Der Auftriebsbeiwert und die Flächenbelastung des Tragflügels bestimmen die (Mindest-)Fluggeschwindigkeit. Das heißt, dass ein Flugzeug mit hoher Flächenbelastung eine hohe, eine geringere Flächenbelastung eine geringere Geschwindigkeit ermöglicht. Daher entspricht eine Verringerung der Flächenbelastung einer Optimierung für den Langsamflug und umgekehrt, d.h. die Tragflächenbelastung besitzt großen Einfluss auf die Mindestfluggeschwindigkeit vS bzw. vS0. Tragflügel hoher Flächenbelastung verfügen meist über eine Anordnung von Auftriebshilfen, um das Starten und Landen zu vereinfachen. Zum Beispiel erreicht man mit den sog. Fowlerklappen (zusätzlich zum erhöhten Einstellwinkel) eine Vergrößerung der Flügelfläche und somit eine Reduktion der Flächenbelastung.

Bei Segelflugzeugen kann die Flächenbelastung im Fluge über die Masse des Flugzeugs variiert werden. Dazu wird vor dem Start Ballast in Form von Wasser in spezielle Tanks gefüllt, die in dem Flügel eingebaut sind. Dies hat den Vorteil, dass bei Wetterlagen mit starker Thermik die Geschwindigkeitspolare durch die höhere Flächenbelastung schnellere Gleitflüge bei geringerem Eigensinken ermöglicht. Sobald die Thermik nachlässt, kann Wasser abgelassen werden, wodurch ein leichteres Steigen, aufgrund des dann geminderten Eigensinkens, in schwacher Thermik ermöglicht wird.

Auch ist die Flächenbelastung bei manchen Mustern intentional als im Flug über die Flügelfläche variable Größe konzipiert. Dies betrifft v.a. Luftfahrzeuge, die mit sog. Schwenkflügeln ausgestattet sind.

Flugzeugkategorien[Bearbeiten]

  • Modellflugzeuge und ultraleichte Gleitgeräte haben eine Flächenlastung von etwa 2 bis 10 kg/m2.
  • Gleitschirme etwa 3 bis 4 kg/m2.
  • Fallschirme etwa 4,5 bis 10 kg/m2 (Hochleistungsfallschirme tw. bis 15 kg/m2).
  • Deltagleiter etwa 7 bis 8 kg/m2.
  • Segelflugzeuge etwa 30 bis 60 kg/m2.
  • Kleinflugzeuge (motorisiert) etwa 80-110 kg/m2.
  • Kampfjets etwa 300 bis 500 kg/m2.
  • Propellergetriebene Passagierflugzeuge etwa 100 bis 200 kg/m2.
  • Strahlgetriebene Passagierflugzeuge 300 bis 800 kg/m2.
  • Airbus A400M bei maximaler Abflugmasse 637 kg/m2.
  • MD-11F bei maximaler Abflugmasse 844 kg/m2.