Drohnenführerschein 2. Aerodynamik Grundlagen der Aerodynamik und Flugmechanik Die Basis für die Flugmechanik bildet die Aerodynamik. Unter Berücksichtigung der aerodynamischen Gegebenheiten kann, mithilfe der Flugmechanik, eine Aussage über die Flugeigenschaften eines Fluggerätes getroffen werden. Es lässt sich bereits bei der Konstruktion planen, welche Flugleistung ein Flugzeug, ein Hubschrauber oder eine Drohne erbringen soll.

Der Anstellwinkel beschreibt den Winkel der Querschnittslinie (Profilsehne) des Rotorblattes (bzw. der Tragfläche) zu der anströmenden Luft.

Wesentliche Einflussgrößen sind hierbei:  der erzeugte dynamische Auftrieb,  die vom Antrieb erzeugte Dreh- oder Schubkraft,  der Luftwiderstand und  die im Schwerpunkt angreifende Gewichtskraft.

Zusatzmaterial Wie entsteht die Auftriebskraft, die Flugobjekte in die Luft steigen lässt? Ein stärkerer Auftrieb wird durch einen höheren „Anstellwinkel“ bewirkt. Wenn sich das Rotorblatt (bzw. die Tragfläche) stärker anstellt, verlässt die überströmende Luft das Rotorblatt in einem steileren Winkel. Die Luft folgt dem Rotorblatt. Sie wird folglich stärker umgelenkt und erzeugt nach Newton’s 3. Gesetz eine größere Auftriebskraft. Geänderter Anstellwinkel

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Drohnenführerschein 5 Schritte zum Abheben 1. 2. 3. 4. 5.

Eine Tragfläche bewegt sich vorwärts. Das Profil teilt den Luftstrom in einen unteren und einen oberen Teil. Bei einem halbsymmetrischen Profil ist der Unterdruck auf der Flügeloberseite größer als auf der Unterseite. Je schneller der Luftstrom das Profil umströmt, desto höher ist die Auftriebskraft. Da diese aerodynamischen Kräfte noch nicht ausreichen, muss der Flügel im Luftstrom leicht angestellt werden. Die Luft wird so nach unten abgelenkt. Dadurch entsteht ein zusätzlicher Überdruck auf der Flügelunterseite. So wird der Auftrieb erhöht.

Auch Rotorblätter haben das typische Profil eines Flügels. Bei einem Hubschrauber kann, anders als bei einem Flugzeug, der Anstellwinkel der Rotorblätter verändert werden. Zunächst wird durch eine konstante Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotors der erforderliche Luftstrom erzeugt. Will der Pilot aufsteigen, erhöht er den Anstellwinkel der Rotorblätter. Der Auftrieb nimmt weiter zu und der Hubschrauber hebt ab. Will er sinken, wird der Anstellwinkel nach unten, also negativ gestellt. Bei einer Drohne kann der Anstellwinkel der Propeller nicht verändert werden. Ein Steig- oder Sinkflug der Drohne erfolgt allein über die Änderung der Drehzahl.

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Drohnenführerschein Der Schub ist die Kraft, die ein Objekt gegen die Schwerkraft und den Luftwiderstand antreibt. Der Auftrieb ist eine Kraft, die gegen das Gewicht des Flugobjektes wirkt. Ist der Auftrieb größer als das Gewicht, kann das Objekt fliegen.

Wodurch wird das Flugverhalten beeinflusst? Segelflieger, Kunstflieger, Jumbo-Jet, Drohne oder Hubschrauber, sie alle unterscheiden sich grundlegend. Es gibt allein eine Vielzahl verschiedener Profilarten, je nachdem welche Flugeigenschaften ein Fluggerät erreichen soll. Größe, Anordnung, Abstand der Propeller zum Rumpf, oder ein leicht schräger Einbau der Motoren nehmen erheblichen Einfluss auf das Flugverhalten. Ein beschädigter Propeller kann daher zu einem Fehlverhalten der Drohne führen. Profis wiegen und wuchten jeden einzelnen Propeller vor der Montage. Beschädigungen an Propellern sind meist nicht zu reparieren, da hilft nur ein Austausch. Jedes Anbauteil, jede Gewichtserhöhung oder Schwerpunktverlagerung hat entscheidenden Einfluss auf das Flugverhalten.

Das Gewicht zieht ein unbewegtes Objekt immer in Richtung Erde. Der Widerstand (Luftwiderstand) wirkt immer gegen die Bewegungsrichtung eines Objektes und wird durch die Bauform erhöht oder vermindert.

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Drohnenführerschein Jede Veränderung an einer Drohne kann die Flugeigenschaften und Leistung erheblich beeinflussen und, z. B. durch Vibrationen, ein unerwünschtes Flugverhalten und Abstürze auslösen.

Traglasten Eine zusätzliche Traglast ist z. B. die Kamera, die an eine Drohne gehängt wird. Eine zu hohe Traglast kann zu trägem Flugverhalten und einer kürzeren Flugdauer führen. Darüber hinaus droht ein (frühzeitiger) Verschleiß von Akku und Motoren. Der Akku kann sogar überhitzen. Das zulässige Gewicht einer Drohne sollte niemals überschritten werden. Auch schaukelnde Lasten sind zu vermeiden.

Das Profil der Propeller oder Tragflächen beeinflusst die Flugeigenschaften.

Der Pilot trägt in jedem Moment die Verantwortung dafür, dass seine Drohne sicher fliegt. Daher muss er Gefahren, wie Gewichte, die die Drohne aus dem Gleichgewicht bringen, oder die herunterfallen können, voraussehen und vermeiden.

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Drohnenführerschein Besonderheiten von Drohnen Die Unterschiede werden besonders nachvollziehbar, wenn man sich ansieht, was bei einem Motorausfall passiert. Fallen bei einem Hubschrauber die Motoren vollständig aus, ist es trotzdem noch möglich, ihn zu landen. Eine Drohne mit 4 Rotoren wird bei einem Motorenausfall hingegen zu einem unkontrollierbaren Objekt. Die Drohne kippt sofort über die horizontalen Achsen ab. Sie dreht sich unkontrolliert weiter und stürzt irgendwo zu Boden. Erst bei Drohnenmodellen mit mindestens 6 Propellern können die beiden benachbarten Motoren die Drehzahl erhöhen und so ein unkontrolliertes Kippen verhindern. Eine normale Drohne mit 4 Rotoren ist alles andere als sicher. Eine Notlandung nach einem Motorenausfall ist erst ab einem Hexacopter – also mit 6 Motoren möglich.

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Drohnenführerschein Dientsgipfelhöhe In der Luftfahrt bezeichnet die Dienstgipfelhöhe die max. Flughöhe, die Drohnen, Flugzeuge und Hubschrauber erreichen können. Die Dienstgipfelhöhe hängt von Aufbau und Antriebsart ab. Je höher die Drohne steigt, umso schneller müssen sich die Propeller drehen. Doch die Drehzahl der Propeller lässt sich nicht beliebig steigern, denn Propeller, Motor und Regler würden beschädigt werden.

Du darfst mit deiner Drohne max. 100 m hoch fliegen, mit einer FPV Brille sogar nur 30 m.

Z. B. dreht sich ein Propeller auf Meereshöhe mit 8000 Umdrehungen pro Minute. Um die gleiche Auftriebs-kraft zu erzeugen, muss er sich in 2000 m Höhe mit 9120 U/min drehen. Der Grund ist: Je höher man fliegt, umso dünner wird die Luft. Und umso dünner die Luft ist, umso kleiner fällt der Gesamtauftrieb aus. Dünne Luft bewirkt auch, dass es schwerer ist zu steuern.

Der Gesetzgeber erlaubt für Drohnen eine max. Flughöhe von 100 m. Steuert man seine Drohne mit einer FPV Brille, so reduziert sich diese Höhe auf 30 m. Ausnahmen können auf zugelassenen Modellflugplätzen oder durch Genehmigungen erteilt werden. Berücksichtige dabei auch die Sichtweite!

Nutzt du eine FPV Brille, beachten, dass die Drohne max. 250 g wiegen darf. Ist sie schwerer, muss ein Beobachter dabei sein.

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