Liu Feng丨Wie Menschen werden auch Flugzeuge müde

Im Experiment

Die Rumpf- und Flügelstrukturen müssen doppelt so lang sein wie ihre tatsächliche Lebensdauer.

Das heißt, um die dreifache Lebensdauer zu erreichen,

Nur dann kann nachgewiesen werden, dass die Konstruktion dieses Flugzeugs sinnvoll und sicher ist.

Liu Feng, Professor, Civil Aviation Flight University of China

Gezhi Lundao Ausgabe 30 | 20. September 2018, Sichuan

Hallo zusammen, mein Name ist Liu Feng und ich komme von der Civil Aviation Flight University of China. Ich freue mich sehr, hier zu sein und meine Fluggeschichte mit Ihnen zu teilen.

Für die Chinesen existiert der Traum vom Fliegen tatsächlich schon seit dem alten China.

▲ Dunhuang-Wandbild „Fliegende Apsaras“

Dies ist ein Wandgemälde aus Dunhuang – „Fliegende Apsaras“. Die Dunhuang-Wandmalereien wurden über Dutzende von Dynastien hinweg geschaffen, von den Nördlichen Dynastien bis zur Yuan-Dynastie. Hieraus können wir ersehen, dass unsere Vorfahren schon immer den Traum vom Fliegen hatten.

▲ Wan Hu-Statue aus der Ming-Dynastie

Während der Ming-Dynastie gab es einen Mann namens Wan Hu, der eine Rakete an einen Stuhl band, in der Hoffnung, mit der Kraft der Rakete in den Himmel fliegen zu können. Aufgrund der damaligen technischen Einschränkungen konnte dies natürlich nicht realisiert werden und er verlor sein Leben.

Im Jahr 1903 bauten die Gebrüder Wright das erste motorisierte Flugzeug, das schwerer als Luft war, und absolvierten anschließend einen Dauerflug, was den Beginn der modernen Luftfahrtgeschichte markierte.

▲ Die Gebrüder Wright und ihr Flugzeug

▲ Der chinesische Flieger Feng Ru

Was haben die Chinesen im gleichen Zeitraum gemacht? Hat jemand von uns diesbezüglich Forschungsergebnisse? Eigentlich ja. Er ist Feng Ru, ein chinesischer Flieger.

Zu dieser Zeit stellte Feng Ru zwei Flugzeugmodelle her, eines war Feng Ru Nr. 1 und das andere war Feng Ru Nr. 2. Er kehrte aus den Vereinigten Staaten nach China zurück und führte in China einen Testflug durch. Unglücklicherweise kam Feng Ru 1912 bei einem Flugzeugabsturz während eines Testfluges ums Leben.

Wenn man sich damals mit der Sicherheit von Flugzeugen befasste, ging es den Menschen vor allem darum, ob das Flugzeug nach dem Start eine Panne haben würde, ob die Flügel brechen würden, ob es Risse im Rumpf geben würde und ähnliche Probleme.

▲ Bodenexperimente verwenden Sandsäcke, um verteilte Lasten zu simulieren

Aufgrund der damals begrenzten technischen Möglichkeiten wurden bei den Bodentests Sandsäcke verwendet, wie man sie heute häufig sieht.

Damals gab es weder Computerunterstützung noch hydraulische Geräte. Was zu tun? Flugpioniere nutzten Sandsäcke zum Beladen. Welche Vorteile bieten Sandsäcke? Wenn ein Flugzeug fliegt, ist die auf das Flugzeug einwirkende Last die aerodynamische Last, also eine verteilte Last. Mit Sandsäcken lässt sich die Wirkung verteilter Lasten sehr gut simulieren.

Das erste Schlüsselwort, das ich hier nenne, ist Intensität. Was ist Intensität? Tatsächlich ist das Konzept sehr einfach. In einem Satz ausgedrückt handelt es sich um die Fähigkeit einer Struktur, Schäden zu widerstehen. Zu Bauschäden kommt es nur bei Belastung.

Der Auftrieb eines Flugzeugs ist eine der wichtigsten Lasten eines Flugzeugs. Wie wird es generiert? Werfen wir einen Blick darauf.

▲ Der Mechanismus der Flugzeugauftriebserzeugung

Was Sie auf dem Bild oben sehen können, ist ein symmetrisches Tragflächenprofil. Es ist eine zweidimensionale Figur. Man kann es sich wie einen Querschnitt eines Flugzeugflügels vorstellen.

Wir werden feststellen, dass der Anstellwinkel des Tragflächenprofils allmählich zunimmt und nach oben abgelenkt wird und der Luftstrom auf der Oberseite des Flügels allmählich turbulent wird – am Anfang befindet er sich noch in einem laminaren Zustand, die Strömung ist sehr gleichmäßig, und wenn der Anstellwinkel ein bestimmtes Niveau erreicht, wird der Luftstrom auf der Oberseite des Flügels vollständig getrennt. Der Auftrieb entsteht tatsächlich durch den Druckunterschied zwischen der Ober- und Unterseite des Flügels, wenn dieser sich durch die Luft bewegt.

Warum reißt der Luftstrom am oberen Flügel? Ich werde Ihnen ein ganz kleines Beispiel erzählen, und Sie werden es alle wissen. Wir alle haben schon Rauchsäulen gesehen. In ländlichen Gebieten gibt es Schornsteine. Der aus dem Schornstein austretende Rauch ist zunächst sehr stabil. Es bewegt sich gerade nach oben. Wenn es sich über eine bestimmte Distanz bewegt, schüttelt es sich aufgrund der Reibung zwischen der Luft in der Rauchsäule und der Luft daneben allmählich und das Schütteln erzeugt Turbulenzen.

Gleiches gilt für die Oberseite des Flügels. Die Luft erzeugt Reibung mit der Oberseite des Flugzeugs. Aufgrund des Reibungswiderstands verringert sich die Geschwindigkeit des Luftstroms auf der Oberseite, wodurch allmählich Turbulenzen entstehen. Dies ist das Grundprinzip der Auftriebserzeugung und auch der Prozess der Luftströmung am oberen Flügel von der normalen laminaren Strömung bis zum Strömungsabriss.

Ist das Flugzeug angesichts der Belastung und Stärke sicher? Eigentlich ist es das nicht, also wo liegt das Problem?

▲ Das Flugzeug verformt sich während des Fluges

Die Pioniere der Luftfahrt stellten fest, dass bei einigen der ersten Flugzeuge lediglich Festigkeitsprobleme im Vordergrund standen, während des Fluges jedoch tatsächlich andere Probleme auftraten, beispielsweise eine übermäßige Verformung der Flügel. Wir wissen heute, dass sich die Flügel eines Flugzeugs während des Fluges nach oben biegen. Tatsächlich kommt es neben der Biegeverformung nach oben auch zu einer Verdrehung der Flügel.

Wenn der Flügel beim Fliegen mit hoher Geschwindigkeit zu weich ist, vibriert er. Die Vibration umfasst zwei Modi, einen Biegemodus und einen Torsionsmodus. Die beiden Modi überlagern sich. Wenn die Flügel in der Luft flattern, zerfällt das Flugzeug innerhalb kürzester Zeit.

▲ DC-3 Flugzeuge

Nachdem sie diese Lektion gelernt hatten, begannen Ingenieure und Techniker, sich auf das Thema Steifigkeit zu konzentrieren. Das heißt, wir müssen dafür sorgen, dass der Flügel eine gewisse Härte aufweist und dürfen nicht zulassen, dass er sich zu stark verformt.

Nach Berücksichtigung von Festigkeit und Steifigkeit entstanden diese Flugzeugtypen. So war beispielsweise in den 1940er Jahren das Flugzeug DC-3 zunächst tatsächlich ein ziviles Modell, hatte später jedoch Probleme beim Flug.

▲ Britische Comet-Flugzeuge

Es gibt auch ein bekannteres Flugzeug namens Comet, das in Großbritannien hergestellt wurde. Bei beiden Flugzeugtypen kam es im weiteren Einsatz zu Unfällen und sogar zu Strukturschäden. Werfen wir einen Blick auf das Flugzeug Comet.

▲ Der abgestürzte Komet

Dies ist ein abgestürztes Comet-Flugzeug.

▲ Das Comet-Flugzeug explodierte und zerfiel

Dieses Bild ist noch tragischer, das Flugzeug ist völlig auseinandergebrochen.

Auf diesem Foto ist zu sehen, dass der Rumpf explodiert ist. Warum explodierte die Rumpfstruktur plötzlich während des Fluges?

Es ist ganz einfach. Tatsächlich übersahen die Ingenieure und Techniker ein Problem, als sie mit der Untersuchung des Flugzeugs begannen. Was war das für ein Problem? Es ist eine Frage der Müdigkeit. Für die Herstellung von Flugzeugen benötigen wir sowohl metallische als auch nichtmetallische Materialien. Derzeit haben fast alle Materialien, die auf der Erde vorkommen, ein Problem: Ermüdung.

Kinder werden müde, wenn sie lange lesen, und auch die Materialien ermüden. Daher sind die Unfälle mit diesen Flugzeugmodellen hauptsächlich auf Materialermüdung und Risse in den Metallen zurückzuführen.

Wenn ein Flugzeug in großer Höhe fliegt und die Struktur plötzlich platzt, sinkt der Kabinendruck schlagartig und das Gas in der Lunge kann nicht mehr entweichen, was zu einer Lungenblutung führt. Aufgrund der damaligen Phänomene kann daher davon ausgegangen werden, dass das Flugzeug in der Luft zerfiel.

▲ Aloha-Flugzeugabsturz

Dieses Foto ist die Fortsetzung, die wir den Aloha Air Crash nennen. Während des Fluges fielen fast alle oberen Wandpaneele der vorderen Rumpfhälfte ab.

Jeder kann erkennen, dass es sich um eine Notevakuierung nach der Landung handelt, und wir können sogar die verängstigten Gesichter der Passagiere sehen. Glücklicherweise kam bei dem Unfall nur eine Person ums Leben: eine Flugbegleiterin, die ohne Sicherheitsgurt im Gang stand.

Wie diese Fälle zeigen, ist Müdigkeit ein Problem, das wir nicht ignorieren können. Die Ingenieure erkannten das Festigkeits- und das Steifigkeitsproblem, und sie erkannten auch das Ermüdungsproblem. Bedeutet das, dass es überhaupt keine Probleme gibt und es völlig sicher ist?

▲ Computersimulation des Rissausbreitungsprozesses

Sehen wir uns an, wie wir eine Prüfmaschine verwenden, um die Leistung von Materialien bei der Lösung von Ermüdungsproblemen zu testen. Sobald uns die Leistungsinformationen vorliegen, können wir mithilfe numerischer Berechnungsmethoden den Prozess vom Beginn der Rissbildung bis zu seiner kontinuierlichen Ausbreitung simulieren.

Sie sehen, die roten Bereiche stellen Orte dar, an denen die Kraft größer ist. Wenn wir es in diesem Ausmaß analysieren können, warum haben Flugzeuge dann immer noch Probleme? Um das Ermüdungsproblem gut zu lösen, haben wir sogar Ermüdungstests am gesamten Flugzeug durchgeführt.

▲ Ermüdungstest des Flugzeugs 787

Dies ist ein Ermüdungstest des Flugzeugs 787. Schauen Sie genau hin, die Flügel biegen sich unter der Einwirkung der Hydraulik langsam auf und ab. Ist das nicht sehr ähnlich der Flügelverformung, die Sie sehen, wenn Sie in einem Flugzeug sitzen?

▲ Ermüdungstest des Flugzeugs 787

Tatsächlich muss die Rumpf- und Flügelstruktur der 787 im Experiment doppelt so lange halten wie ihre tatsächliche Lebensdauer, also dreimal so lange. Nur so kann nachgewiesen werden, dass die Konstruktion des Flugzeugs sinnvoll und sicher ist.

▲ 707 und Airbus A300

Unter Berücksichtigung von Ermüdungsproblemen waren die typischen Flugzeuge, die in dieser Zeit auftauchten, die 707 und der Airbus A300, zwei sehr bekannte Verkehrsflugzeuge.

▲ Chinas Y-10-Flugzeug

Hatte China im gleichen Zeitraum ähnliche Flugzeuge? Tatsächlich gibt es eines, und zwar das Flugzeug Y-10. Es ist sehr bedauerlich, dass das Flugzeugprojekt Y-10 aufgrund der begrenzten finanziellen Mittel unseres Landes zu dieser Zeit gestoppt werden musste.

Tatsächlich fliegt dieses Flugzeug ziemlich gut. Zu dieser Zeit wurde die Region Tibet von einem Schneesturm heimgesucht. Dieses Flugzeug startete in Chengdu und transportierte viele Hilfsgüter zum Flughafen in Lhasa.

Wir können uns vorstellen, dass das Niveau der Zivilflugzeuge unseres Landes, wenn dieses Projekt damals fortgesetzt worden wäre, definitiv viel höher wäre als heute. Natürlich hatten wir in den letzten Jahren ARJ21 und C919, und unsere Fortschritte sind immer noch sehr groß.

Gibt es nach Berücksichtigung des Ermüdungsproblems noch weitere Probleme? Wir haben ein Experiment durchgeführt und konnten die Lebensdauer verdreifachen, was sehr sicher erscheint. Aber leider traten weiterhin Probleme auf.

▲ Erste Reihe: F111, F4; Zweite Reihe: F5A, KC135

Die vier Flugzeuge im Bild oben haben im tatsächlichen Betrieb nicht die von uns erwartete Lebensdauer erreicht. Sie waren erst 100 Stunden geflogen, als es zu Strukturschäden kam, doch laut unserer Ermüdungsanalyse sollte die Lebensdauer 40.000 Stunden betragen.

Warum sind sie immer noch kaputt? Tatsächlich haben wir ein Problem übersehen. Bei Ermüdungstests gehen wir immer davon aus, dass das Flugzeug neu ist und alle seine Struktursysteme in Ordnung sein sollten.

Aber es gibt tatsächlich ein Problem. Beispielsweise können bei Aluminiumlegierungen während des Schmelzprozesses der Rohstoffe Poren entstehen. Im Herstellungsprozess können Bearbeitungswerkzeuge Spuren am Werkstück hinterlassen, die zu einer Beschädigung unserer Bauteile führen.

Werden diese Bedingungen während des Flugzeugbetriebs nicht beachtet, weitet sich der anfängliche Schaden unter der Einwirkung von Ermüdungsbelastungen, wie beispielsweise der bereits erwähnten Biegebelastung und Torsionsbelastung, langsam aus, bis es zum Bruch kommt.

▲ Der Fehlerort des Frachtflugzeugs beim Flugzeugabsturz in Lusaka

Wie kann dieses Problem gelöst werden? Nach dem Flugzeugabsturz in Lusaka fiel unseren Experten folgendes Stichwort ein: Schadenstoleranz. Was bedeutet Schadenstoleranz? Das heißt, wir sollten davon ausgehen, dass Flugzeuge grundsätzlich defekt sind, wenn sie das Werk verlassen, und wir sollten Maßnahmen ergreifen, um die Entstehung von Defekten einzuschränken.

Welche Maßnahmen sollten ergriffen werden? Zunächst können wir festlegen, welche Schadenshöhe akzeptabel ist, sodass der Schaden, wenn das Flugzeug das Werk verlässt, während seiner gesamten Lebensdauer keine katastrophalen Folgen hat.

Zweitens können wir Inspektionsintervalle für das Flugzeug festlegen. Wenn es Zeit für eine Inspektion ist, führen wir eine gewisse Inspektion der Flugzeugstruktur durch und kümmern uns zeitnah um alle Probleme, die wir finden.

Auf diese Weise können wir das Problem lösen. Die US-Luftwaffe schlug einen solchen Standard im Jahr 1971 vor und legte 1975 Flugtestspezifikationen zur Schadenstoleranz vor.

Wir haben kurz auf die Geschichte unserer strukturellen Entwicklung zurückgeblickt. Werfen wir nun einen Blick auf den Entwicklungsprozess struktureller Designideen. Warum kam es zu einer solchen Änderung? Es hat tatsächlich etwas mit unserer Luftfahrttechnologie zu tun.

Aus gestalterischer Sicht ist es uns mithilfe der Computertechnologie und der numerischen Strömungsmechanik heute möglich, die Verteilung des Geschwindigkeitsfelds auf der Oberfläche eines Flugzeugs während seines Flugs durch die Luft genau zu berechnen.

▲ Visualisierung der Geschwindigkeitsfeldverteilung von Flugzeugen

Wie hoch ist die Geschwindigkeit jedes Punktes in diesem Raum? In welche Richtung zeigt die Geschwindigkeit? Wie hoch ist der Druck an den einzelnen Punkten? Wie hoch ist die Wirbelstärke an jedem Punkt? Präsentieren Sie es dann allen auf visuelle Weise. Die Luft, mit der wir normalerweise in Kontakt kommen, ist durchsichtig, aber mithilfe der Computertechnologie können wir sie sehen.

▲ Einsatz von Computern zur Konstruktion und Montage von Flugzeugen

Darüber hinaus können wir das Flugzeug auch detailliert am Computer entwerfen. Ein Flugzeug am Computer zusammenzubauen und sogar die Ausrüstung gemeinsam zu installieren, war früher undenkbar.

Früher mussten beim Entwurf eines Flugzeugs die Baupläne von Hand gezeichnet werden und es dauerte etwa 20 Jahre, bis ein Flugzeugmodell entwickelt und den Nutzern ausgeliefert werden konnte. Für einen Flugzeugkonstrukteur ist es großartig, wenn er im Laufe seines Lebens an der Konstruktion von ein bis zwei Flugzeugmodellen mitwirken kann. Doch heute kann mithilfe der Computertechnologie ein Flugzeugmodell in etwa fünf bis sechs Jahren hergestellt werden.

▲ Visualisierung der Bauteilspannungsbedingungen

Darüber hinaus können wir Ihnen die strukturellen Spannungsverhältnisse auch visuell darstellen. Dies ist eine häufige Erscheinung bei Flugzeugfahrwerken und wird als Torsionsarm bezeichnet. Je heller der Teil ist, desto größer ist die Kraft, die auf ihn einwirkt. Anhand der Berechnungsergebnisse können wir die Struktur optimieren.

Muss der Querschnitt dieser Struktur so groß sein? Wenn die Belastung bzw. Kraft geringer ist, können wir das Material etwas reduzieren und das Flugzeug leichter machen. Wir müssen auch Umweltaspekte berücksichtigen. Wenn Flugzeuge durch den Himmel fliegen, machen sie Lärm. Einerseits beeinträchtigt dieser Lärm das Leben der Anwohner. Andererseits stellt der Lärm auch eine Belastung für das Flugzeug dar.

▲ Visualisierung der Flugzeugkräfte

Wie wir alle wissen, ist Schall eine Schwingung. Wenn der Raum, in dem wir uns befinden, ein Vakuum wäre, könnten Sie meine Stimme nicht hören. Schall ist die Schwingung von Partikeln und die Schwingung von Partikeln erzeugt Spannung. Daher ist auch Schall eine Art Nutzlast und etwas, dem wir Aufmerksamkeit schenken müssen. Aus gestalterischer Sicht müssen wir diese Probleme berücksichtigen.

Aus fertigungstechnischer Sicht möchte ich ein Schlüsselwort vorschlagen: Verbundwerkstoffe. Beim heutigen Flugzeugbau kommen neben herkömmlichen Aluminiumlegierungen häufig auch Verbundwerkstoffe zum Einsatz.

Verbundwerkstoffe sind nichts Neues, unsere Vorfahren haben sie bereits verwendet. Wann haben sie sie verwendet? Beim Bau von Mauern im alten China beispielsweise verwendeten die Menschen Stroh, Halme und Erde und fügten sogar ein wenig Klebreispaste hinzu. Dabei handelt es sich eigentlich um einen typischen Verbundwerkstoff, bei dem Stroh die Verstärkung und Erde sowie Klebreispaste die Matrix bilden.

▲ Verbundwerkstoffe

Bei den Verbundwerkstoffen, die heute in der Luftfahrt zum Einsatz kommen, handelt es sich überwiegend um kohlenstofffaserverstärkte Verbundwerkstoffe. Wie stark ist Kohlefaser? Einfach ausgedrückt ist es mindestens fünf- bis sechsmal größer als gewöhnlicher Stahl, und die beste Kohlefaser kann heute sogar neun- bis zehnmal größer sein.

Denken Sie einmal darüber nach: Wenn wir hochfeste Materialien verwenden, um die gleiche Kraft auszuhalten, verringert sich das Gewicht auf natürliche Weise, und die Dichte von Kohlefasern ist viel geringer als die von Stahl. Dadurch werden die Flugzeuge immer leichter, können immer mehr Gewicht tragen, haben eine größere Reichweite und eine bessere Leistung.

Wenn Sie normalerweise mit dem Flugzeug fliegen, besteht der Boden, auf den Sie beim Betreten der Kabine treten, aus einem Waben-Sandwich-Verbundmaterial. Wie dick sind die Böden des A340 und A330? Man kann es sich vielleicht nicht vorstellen, aber es ist nur etwa fünf oder sechs Millimeter groß, also sehr dünn. Beim Betreten ist jedoch weder eine nennenswerte Verformung noch eine Delle zu spüren. Da es aus Kohlefaser besteht, weist es eine gute Steifigkeit auf.

▲ Aluminium-Wabenplatte

Neben den von uns verwendeten Polymerwaben verwenden wir auch einige Metallwaben, beispielsweise Aluminiumwaben. Als Sandwichmaterial können Aluminiumwaben verwendet werden.

▲ Verschiedene Verbundwerkstoffe im A380

Bei der Herstellung des Flugzeugs A380 werden große Mengen Verbundwerkstoffe verwendet.

Nachdem wir über die Herstellung gesprochen haben, sprechen wir nun über das Testen. Wie ich gerade sagte, können wir uns bei Ingenieurprojekten nicht allein auf Analysen verlassen; wir benötigen Experimente zur Überprüfung.

▲ Statischer Test des Flugzeugs 787

Dies ist ein 787-Flugzeug, das einem statischen Test unterzogen wird. Dies ist ein statisches Bild. Werfen wir einen Blick auf das dynamische Bild.

▲ Das Flugzeug 787 wird statischen Tests unterzogen

Wie Sie sehen, biegt sich die gesamte Maschine unter der Steuerung von Hydraulikmaschinen und Computern. Wie unterscheidet es sich von der Flügelverformung, die Sie normalerweise sehen? Seine Variablen sind größer, weil wir hier seinen Grenzzustand betrachten.

▲ Zerstörungstest der Tragflächen eines 777-Flugzeugs

Hier ist ein Video der Zerstörung der Tragflächen der 777. Wir müssen prüfen, ob die Bruchlast der von uns geplanten entspricht. Dies sind einige unserer experimentellen Methoden.

▲ A380-Fahrwerks-Falltest

Aus systemischer Sicht verfügt das Flugzeug neben der Struktur auch über zahlreiche Systeme wie Fahrwerk, Hydraulik, Treibstoff, Klimaanlage und Zapfluft. Dabei handelt es sich um einen Fall-Schock-Test, der am Fahrwerk des A380 durchgeführt wird und den Zustand des Fahrwerks in dem Moment simuliert, in dem das Flugzeug den Boden berührt.

▲ A380 Bremsvorrichtung

Noch wichtiger sind die Bremsen zum Abbremsen, die Bremsvorrichtungen des A380. Auf dem Video ist zu sehen, dass aus der Radnabe Feuer kommt. Außerdem wird ein extremer Bremszustand getestet. Erst nach diesen Tests können wir die Flugsicherheit des Flugzeugs gewährleisten.

Welche weiteren Faktoren beeinflussen neben dem Flugzeug selbst die Sicherheit? Ein weiterer sehr wichtiger Faktor ist der menschliche Faktor. Statistiken zeigen, dass 70 bis 80 % der Flugunfälle auf menschliche Faktoren zurückzuführen sind.

▲ Simulierte Flugzeuglandung

Beispielsweise unterlief dem Kapitän bei der Landung dieser Maschine vom Typ A330 ein Fehler in der Einschätzung, dass er nicht rechtzeitig durchstarten konnte, so dass sich die Maschine bei der Landung bereits mitten auf der Landebahn befand und schließlich von der Landebahn abkam.

Wie lassen sich menschliche Fehler vermeiden? Lassen Sie mich ein Beispiel aus dem Flugsteuerungssystem eines Flugzeugs geben. Es gibt zwei Haupttypen von Flugzeugsteuerungssystemen. Einer ist mechanisch und wir verwenden Hydraulik zur Servounterstützung. Das andere ist Fly-by-Wire. Auf dem Bild sind zahlreiche Steuerflächen des Flugzeugs zu sehen, mit denen sich die Neigung, Neigung, Rollbewegung und Gierung des Flugzeugs steuern lassen.

▲ Mechanische Leistungsregelung und Fly-by-Wire-Steuerung von Flugzeugen

Was ist der Unterschied? Schauen wir uns dieses Bild an. Obwohl es sehr professionell aussieht, ist es eigentlich sehr einfach. Bei der Verwendung einer Fly-by-Wire-Steuerung muss das Signal des Piloten nach der Aussendung zunächst von einem Computer analysiert und verarbeitet werden.

Wenn beispielsweise ein zweimotoriges Flugzeug rollt, beträgt der maximale Winkel 30 Grad. Wenn das Flugzeug eine Rollneigung von 30 Grad hat und der Pilot den Steuerknüppel immer noch drückt, filtert der Flugsteuerungscomputer das Signal heraus und steuert es stattdessen.

Unten sehen wir einige der fortschrittlicheren Flugzeuge.

▲ Su-35 führt Cobra-Manöver durch

Dies ist die Su-35. Ein Freund hat mich einmal gefragt, warum Flugzeuge bei Flugshows Rauch hinterlassen. Viele Leute sagen, dass dies nur der Optik dient, aber tatsächlich hat es, das kann ich Ihnen sagen, auch eine sehr wichtige Funktion.

Durch die Rauchfahne können wir die Luftströmung in der Nähe des Flugzeugs erkennen. Wenn die Su-35 im Video das Cobra-Manöver durchführt, wird der Luftstrom auf der Oberseite der Tragfläche vollständig getrennt.

Wie kann es sich erholen? Um diesen Zustand wiederherzustellen, verwendet die Su-35 eine Schubvektordüse.

▲ X-35B-Test

Dies ist beispielsweise ein Video von Tests des Vorgängerflugzeugs der F-35, der X-35B. Dabei handelt es sich um ein Flugzeug, das senkrecht starten und landen kann.

Wir können den gesamten Startvorgang beobachten, die Heckdüse wird nach unten ausgelenkt, der Hubventilator vorne wird eingeschaltet und an den Flügeln befinden sich zwei Strahldüsen, die die seitliche Balance des Flugzeugs steuern. Das Flugzeug begann abzuheben. Wir können sogar sehen, wie der interne Computer den Schub während des Starts anpasst.

Im Bereich der Zivilluftfahrt sind beispielsweise die neuesten Modelle A350 und A380 mittlerweile sehr fortschrittliche Flugzeuge. Das maximale Startgewicht des A380 beträgt 560 Tonnen. Was bedeuten 560 Tonnen? Ein Familienauto wiegt etwa 1 bis 1,5 Tonnen. Sie können sie vergleichen.

Um die Sicherheit ziviler Flugzeuge zu gewährleisten, verfügen wir heute über mehrere Lufttüchtigkeitssysteme. So gelten beispielsweise für die Zivilluftfahrt in China eigene Vorschriften, auch die US-amerikanische Federal Aviation Administration (FAA) verfügt über eigene Vorschriften zur Lufttüchtigkeit und in Europa wird zur Gewährleistung der Sicherheit hauptsächlich das EASA-System verwendet. Angesichts des hohen Aufwands für die Sicherheit eines Flugzeugs stellt sich die Frage, welche weiteren Probleme während des Flugbetriebs auftreten können.

▲ Unfälle durch Kollisionen zwischen Vögeln und Flugzeugen

Sie können dieses Bild sehen, ein Vogel trifft ein Flugzeug. Es war ein sehr kleiner Vogel und er sah sehr zerbrechlich aus. Wie konnte es so in das Flugzeug krachen? Denn die Relativgeschwindigkeit war sehr hoch. Sowohl zivile als auch militärische Flugzeuge berücksichtigen diese Aspekte. Diese Faktoren werden während des Entwurfsprozesses berücksichtigt und es werden einige strukturelle Vorkehrungen getroffen.

▲ Schäden an Flugzeugen durch schlechtes Wetter

Hinzu kommen Wetterfaktoren wie Hagel und Blitzschlag, auch hier werden wir entsprechende Maßnahmen ergreifen.

▲ Blitzschutzkonzept für Flugzeuge

Verbinden Sie beispielsweise alle Metallteile eines Flugzeugs zu einem Äquipotentialkörper, sodass der elektrische Strom nur durch die Außenfläche des Flugzeugs fließt und nicht ins Innere gelangt. Sie müssen sich also bei einem Blitzeinschlag nicht fürchten. Hinzu kommt der Einfluss der Luftströmung.

▲ Der Einfluss des Windes auf den Flug

Als das Flugzeug abhob, hatte es Gegenwind, dann in der Mitte einen Abwind und etwas weiter vorne Rückenwind. Die Wetterbedingungen haben also auch einen gewissen Einfluss auf den Flug des Flugzeugs. Neben Wind gibt es auch Gewitter.

Die derzeitige luftfahrtwissenschaftliche Ausbildung in unserem Land hinkt derjenigen in den luftfahrttechnisch entwickelten Ländern noch etwas hinterher. Früher kam es häufig zu Streit zwischen Passagieren und dem Personal am Check-in-Schalter: Warum könne man nicht fliegen, wenn das Wetter am Flughafen doch offensichtlich gut sei?

Der Grund dafür liegt ganz einfach darin, dass die Passagiere nicht verstehen, dass es auf der Strecke auch bei gutem Wetter am Abflughafen zu Gewittern kommen kann. Auch bei gutem Wetter auf der Strecke kann es am Zielflughafen zu Gewittern kommen, weshalb es im Sommer vermehrt zu Flugverspätungen kommt.

Warum verstehen viele Menschen diese Situation nicht? Das liegt daran, dass unser Wissen über die Luftfahrtkultur nicht weit genug verbreitet ist. Tatsächlich sind wir jetzt in eine Ära der Massenluftfahrt eingetreten und jede Luftfahrtmacht verfügt über eine sehr gute Flugausbildung.

▲ Luftfahrtmuseum

Wissen kann durch Museen sowie durch andere Aktivitäten wie simulierte Flüge verbreitet werden.

▲ Flugsimulator

Dies ist ein sehr guter Kanal, um sich etwas über die Luftfahrt anzueignen. Sie können zu Hause simulierte Flüge durchführen und den Flug von Passagierflugzeugen und Kampfjets simulieren.

▲ Drohne

Darüber hinaus entwickeln sich unsere Drohnen sehr schnell und es gibt viele Drohnenfreaks. Sie konstruieren die Drohnen selbst und führen auch selbst Testflüge durch.

▲ Die Civil Aviation Flight University of China hat ihr eigenes unbemanntes Luftschiff gebaut

Auch wir haben eine solche Gruppe an unserer Schule. Die Drohnen, die Sie sehen, wurden alle von den Studenten selbst entworfen. Sie haben auch einige solarbetriebene Flugzeuge und unbemannte Luftschiffe entworfen, die ein bisschen wie Quallen im Meer sind und ziemlich schön aussehen.

Dieses Video wurde auf einem Campus der Civil Aviation Flight University of China mit einem unserer eigenen kleinen unbemannten Flugzeuge gedreht. Schauen Sie nach und prüfen Sie, ob es dem, was Sie im Flugzeug sehen, sehr ähnlich ist. Drohnen sind auch eine Möglichkeit, die Flugkultur populärer zu machen, was unsere Sichtweise verändern kann.

Dies ist ein von einem Internetnutzer gedrehtes Video. Schauen Sie alle, das ist eine sehr kleine Drohne, die wir eine fliegende Drohne nennen. Die Bilder, die es aufnimmt, verändern unsere Wahrnehmung der Welt völlig. Dabei handelt es sich um Aktivitäten, die Liebhaber der allgemeinen Luftfahrt selbst durchführen können.

Wie sieht die Zukunft des Fliegens aus? Gerade eben hat einer unserer Lehrer mit allen über dieses Thema gesprochen. Mein Standpunkt ist ihrem einigermaßen ähnlich. Es muss die Integration von Luft und Weltraum sein. Innerhalb der Atmosphäre gibt es entsprechende Luftfahrzeuge, etwa für den Fracht- oder Passagiertransport. Die nächste Entwicklungsstufe dürfte das Zeitalter der Hochgeschwindigkeitsflugzeuge sein, und wir werden in das Zeitalter der Luft- und Raumfahrt eintreten.

Das Abheben vom Boden, das Eindringen in den erdnahen Weltraum (den Luftraum 20 bis 100 Kilometer über dem Boden), das Fliegen mit hoher Mach-Geschwindigkeit und das schnelle Erreichen eines anderen Ziels werden unser derzeitiges Verständnis von Entfernungen stark verändern.

Denken Sie einmal darüber nach: Als wir noch keine Hochgeschwindigkeitszüge hatten, kam es uns da nicht so vor, als wäre die Entfernung sehr weit? Aber haben wir jetzt, da wir über Hochgeschwindigkeitszüge verfügen, nicht das Gefühl, dass die Entfernungen kürzer geworden sind? So wird die Welt in Zukunft wirklich zu einem globalen Dorf. Dies ist das Flugerlebnis, das ich heute mit Ihnen teilen möchte. Danke schön.

- ENDE -

Die Artikel und Reden geben lediglich die Ansichten des Autors wieder und stellen nicht die Position des Gezhi Lundao Forums dar.