Aerodynamik und Thermodynamik

Vorlesung Thermodynamik

Im Rahmen der Vorlesung „Thermodynamik“ werden die Grundlagen der technischen Thermodynamik vermittelt. Diese werden unter anderem in den weiterführenden Vorlesungen „Aerodynamik“ und „Luftfahrtantriebe“ benötigt. Der Schwerpunkt der Vorlesung liegt daher im Bereich rechtslaufender Kreisprozesse und ihrer technischen Anwendung sowie der Thermodynamik von Strömungsprozessen. Im Einzelnen werden die folgenden Inhalte behandelt:

• Thermodynamische Grundlagen
• Thermische Zustandsgleichung
• Erster Hauptsatz
• Kalorische Zustandsgleichung
• Zweiter Hauptsatz
• Zustandsänderungen idealer Gase
• Thermodynamik von Strömungs- und Arbeitsprozessen
• Kreisprozesse
• Technische Anwendungen

Die Vorlesung wird durch ein Labor begleitet, welches drei Praktikumsversuche umfasst.

Vorlesung Aerodynamik

Im Rahmen der Vorlesung „Aerodynamik“ werden die Grundlagen der Aerodynamik des Unterschalls, Transschalls und Überschalls vermittelt. Der Fokus liegt dabei auf der Aerodynamik des Flugzeugs unter spezieller Berücksichtigung von fliegerisch relevanten Aspekten.
Im Einzelnen werden die folgenden Inhalte behandelt:

• Physikalische Eigenschaften von Fluiden
• Hydrostatik
• Strömungsmechanische Erhaltungssätze
• Grundlagen inkompressibler Strömungen
• Einführung in die Potentialtheorie
• Profilaerodynamik
• Inkompressible Tragflügelaerodynamik
• Grenzschicht und Strömungsablösung
• Grundlagen kompressibler Strömungen
• Verdichtungsstöße und Expansionswellen
• Profile und Tragflügel im Trans- und Überschall

Die Vorlesung wird durch ein Labor begleitet, welches drei Praktikumsversuche umfasst.

Vorlesung Flugphysik der Hubschrauber

Als Wahlpflichtfach wird die Vorlesung „Flugphysik des Hubschraubers“ angeboten. Ziel der Vorlesung ist es, einen umfassenden Einblick in die flugphysikalischen Teildisziplinen am Hubschrauber zu geben und damit ein Grundverständnis für die recht komplexen und häufig interdisziplinären physikalischen Vorgänge zu schaffen.
Im Einzelnen werden die folgenden Inhalte behandelt:

• Einführung in die Hubschraubertechnik
• Aerodynamik des Schwebe- und Vertikalflugs
• Aeromechanik des Vorwärtsflugs
• Rotorsysteme und Rotordynamik
• Dynamik des Gesamthubschraubers
• Flugleistungen
• Fluglasten
• Flugmechanik / Handling Qualities
• Fortschrittliche Konzepte

Verschiedene Phänomene der Aerodynamik, Aeromechanik, Fluglasten und Flugmechanik werden anhand eines Windkanalversuchs anschaulich demonstriert. Zu diesem Zweck wird ein Modellhubschrauber mit entsprechender Instrumentierung in der offenen Messtrecke des Göttinger-Windkanals der Professur vermessen (Versuch derzeit im Aufbau; Durchführung im Rahmen der Vorlesung HT 2019 geplant).

Visualisierung des Rotorabwinds im schnellen Vorwärtsflug mit Nebellanze:

Visualisierung des Rotorabwinds im langsamen Vorwärtsflug mit Nebellanze:

Neigung der Blattspitzenebene durch zyklische Längssteuereingabe:

Vorlesung Aerodynamische Auslegung von Tragflügeln und Flugzeugen

Als Wahlpflichtfach wird die Vorlesung „Aerodynamische Auslegung von Tragflügeln und Flugzeugen“ angeboten. Aufbauend auf der Grundlagenvorlesung „Aerodynamik“ hat die Vorlesung das Ziel, einen vertieften Einblick in die Tragflügel- und Flugzeugaerodynamik zu geben und dabei insbesondere den Aspekt der Auslegung zu berücksichtigen: Je nach Einsatzzweck unterscheidet sich das aerodynamische Design von Flugzeugen erheblich. Die Vorlesung versetzt den Studierenden in die Lage, zu verstehen, weswegen z.B. Segelflugzeuge, Verkehrsflugzeuge oder Kampfflugzeuge „so aussehen, wie sie aussehen“, und welche Auslegungsphilosophie und Auslegungs-Randbedingungen im jeweiligen Fall Anwendung finden.

Im Einzelnen werden die folgenden Inhalte behandelt:

• Flugphysikalische Grundlagen der Aerodynamik, Flugmechanik und Flugleistung
• Profilaerodynamik im Unterschall, Transschall und Überschall
• Tragflügelaerodynamik im Unterschall, Transschall und Überschall
• Flugzeugentwurfsphilosophie am Beispiel des Verkehrsflugzeugs
• Tragflügelauslegung für Verkehrs- und Kampfflugzeuge

Einige Phänomene, z.B. die Umströmung des Deltaflügels sowie die qualitative Umströmung verschiedener Flugzeugkonfigurationen, werden anschaulich im Windkanalexperiment dargestellt (Versuche derzeit im Aufbau; Durchführung im Rahmen der Vorlesung HT 2019 geplant).