Modul 2: Physik — EASA Part-66 Kategorie B1.4 Studienmaterial

1. Modulübersicht

Modul 2 des EASA Part-66 Grundlagen-Lehrplans (Anhang I) vermittelt die grundlegenden physikalischen Prinzipien, die für die sichere und effektive Wartung von Luftfahrzeugen erforderlich sind, mit besonderem Fokus auf die Systeme und Komponenten von Hubschraubern. Dieses Modul ist nicht nur eine akademische Übung; es ist das theoretische Fundament, auf dem alle praktischen Wartungsaufgaben aufbauen. Das Verständnis dieser Prinzipien ermöglicht es einem freigabeberechtigten Ingenieur, Fehler zu diagnostizieren, Leistungsdaten zu interpretieren und das „Warum" hinter dem „Was" in Wartungshandbüchern zu verstehen.

Das Modul deckt ein breites Spektrum an Themen ab, von den grundlegenden Maßeinheiten bis zum komplexen Verhalten von Gasen und Flüssigkeiten. Das Wissen ist logisch aufgebaut, beginnend mit grundlegenden Konzepten und fortschreitend zu deren Anwendung in Luftfahrzeugsystemen. Für eine Lizenz der Kategorie B1.4 (Hubschrauber) legt der Lehrplan besonderen Wert auf die Physik, die Triebwerke, Rotorsysteme, Hydraulik- und Pneumatiksysteme sowie atmosphärische Einflüsse auf die Leistung bestimmt.

Die wichtigsten Studienbereiche sind:

Physikalische Grundlagen: Einheiten, Messungen und die Grundprinzipien der Mechanik.

Thermodynamik: Wärme, Temperatur, Gasgesetze und Wärmeübertragung.

Strömungsmechanik: Das Verhalten von Flüssigkeiten und Gasen, einschließlich Druck und Strömung.

Atmosphärenphysik: Die Eigenschaften der Atmosphäre und ihre Auswirkungen auf die Leistung von Luftfahrzeugen und Triebwerken.

Rotationsbewegung: Die Physik rotierender Komponenten, entscheidend für die Analyse von Rotoren und Triebwerken.

Dieses Studienmaterial fasst das erforderliche Kernwissen zusammen und entspricht den Wissensstufen des Lehrplans (1: Überblick, 2: Allgemeine Kenntnisse, 3: Detaillierte Theorie).

2. Schlüsselkonzepte im Detail erklärt

2.1 Maßeinheiten und Umrechnungen

Alle wissenschaftlichen und technischen Berechnungen in der Luftfahrt basieren auf dem Internationalen Einheitensystem (SI). Die Luft- und Raumfahrtindustrie, insbesondere in der Wartungsdokumentation, verwendet jedoch häufig andere Einheiten. Ein freigabeberechtigter Ingenieur muss sicher in der Umrechnung zwischen diesen Systemen sein, um kritische Fehler zu vermeiden.

SI-Basiseinheiten:

Länge: Meter (m)

Masse: Kilogramm (kg)

Zeit: Sekunde (s)

Temperatur: Kelvin (K)

Elektrische Stromstärke: Ampere (A)

Abgeleitete SI-Einheiten:

Kraft: Newton (N) = kg·m/s²

Druck: Pascal (Pa) = N/m²

Energie/Arbeit: Joule (J) = N·m

Leistung: Watt (W) = J/s

Häufige Umrechnungen für die Luftfahrt:

Temperatur: Die häufigste Umrechnung ist zwischen Celsius und Fahrenheit.

\( T(°F) = (T(°C) \times 9/5) + 32 \)

\( T(°C) = (T(°F) - 32) \times 5/9 \)

Absolute Temperatur in Kelvin: \( T(K) = T(°C) + 273.15 \)

Druck: Wird oft in psi, inHg, hPa und mmHg gemessen.

1 psi ≈ 6,895 kPa

1 inHg ≈ 3,386 kPa

1 atm = 1013,25 hPa = 14,7 psi = 760 mmHg = 29,92 inHg

Leistung: Pferdestärken (hp) werden in einigen Dokumentationen noch verwendet.

1 kW ≈ 1,341 hp

Geschwindigkeit: Knoten (kt) sind Standard für die Fluggeschwindigkeit.

1 kt = 1,852 km/h ≈ 0,5144 m/s

Volumenstrom: Liter pro Minute (L/min) müssen möglicherweise in m³/s umgerechnet werden.

1 L/min = \( 1 \times 10^{-3} \) m³ / 60 s = \( 1,667 \times 10^{-5} \) m³/s

2.2 Mechanik: Statik und DynamikDies ist die Untersuchung von Kräften und ihren Wirkungen auf Körper. Sie ist grundlegend für das Verständnis von Strukturlasten, Motorbetrieb und Flugzeugsteuerung.

Kraft, Masse und Gewicht:

Kraft (F) ist jede Wechselwirkung, die die Bewegung eines Objekts ändern kann. Ihre SI-Einheit ist das Newton (N).

Masse (m) ist die Menge an Materie in einem Objekt, eine skalare Größe, gemessen in Kilogramm (kg).

Gewicht (W) ist die Kraft, die durch die Schwerkraft auf eine Masse ausgeübt wird. Es ist eine vektorielle Größe. \( W = m \times g \), wobei \( g \) die Erdbeschleunigung ist (ca. 9,81 m/s² auf Meereshöhe).

Newtonsche Gesetze der Bewegung:

50.Erstes Gesetz (Trägheitsgesetz): Ein Körper in Ruhe bleibt in Ruhe, und ein Körper in Bewegung bleibt mit konstanter Geschwindigkeit in Bewegung, sofern keine resultierende äußere Kraft auf ihn einwirkt. Dies ist das Prinzip des Gleichgewichts. Für einen Hubschrauber, der schwebt oder mit konstanter Geschwindigkeit steigt, ist die Summe aller Kräfte null (z. B. Auftrieb = Gewicht, Schub = Widerstand).

51.Zweites Gesetz (Beschleunigungsgesetz): Die Beschleunigung eines Objekts ist direkt proportional zur resultierenden Kraft, die auf es wirkt, und umgekehrt proportional zu seiner Masse. \( F = m \times a \). Dies wird verwendet, um resultierende Kräfte und daraus resultierende Beschleunigungen zu berechnen.

52.Drittes Gesetz (Actio-Reactio): Zu jeder Aktion gibt es eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion. Dies ist das grundlegende Prinzip, wie ein Rotor Auftrieb erzeugt, indem er Luft nach unten beschleunigt.

Arbeit, Energie und Leistung:

Arbeit (W) wird verrichtet, wenn eine Kraft ein Objekt über eine Strecke bewegt. \( W = F \times d \). Die SI-Einheit ist das Joule (J). Zum Beispiel beim Anheben einer Last gegen die Schwerkraft: \( W = m \times g \times h \).

Energie (E) ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Sie existiert in vielen Formen, einschließlich kinetischer (Bewegung), potenzieller (Position), thermischer (Wärme) und Rotationsenergie.

Kinetische Energie (translational): \( KE = \frac{1}{2}mv^2 \)

Rotationskinetische Energie: \( KE_{rot} = \frac{1}{2}I\omega^2 \), wobei \( I \) das Trägheitsmoment und \( \omega \) die Winkelgeschwindigkeit ist. Dies ist entscheidend für das Verständnis der Energiespeicherung in Rotoren und Schwungrädern.

Leistung (P) ist die Rate, mit der Arbeit verrichtet oder Energie übertragen wird. \( P = W / t \). Die SI-Einheit ist das Watt (W). Bei Motoren wird die Leistung oft aus Drehmoment und Drehzahl berechnet: \( P = T \times \omega \).

Spannung und Dehnung:

Spannung (σ) ist der innere Widerstand eines Materials gegen eine einwirkende Kraft, definiert als Kraft pro Flächeneinheit. \( \sigma = F / A \). Die SI-Einheit ist das Pascal (Pa) oder N/m².

Zugspannung: Zug- oder Dehnungskraft.

Druckspannung: Druck- oder Quetschkraft.

Scherspannung: Kraft, die parallel oder tangential zu einer Oberfläche ausgeübt wird.

Dehnung (ε) ist die Verformung eines Materials als Reaktion auf Spannung, definiert als die Längenänderung geteilt durch die ursprüngliche Länge. Sie ist dimensionslos.

Anwendung in Motoren: Eine Pleuelstange steht während des Arbeitstakts unter Druck und während des Ansaugtakts unter Zug. Ein Kolbenbolzen erfährt hauptsächlich Scherspannung.

Drehmoment und Moment:

Drehmoment (T) ist das rotatorische Äquivalent der Kraft. Es ist das Produkt aus einer Kraft und dem senkrechten Abstand vom Drehpunkt (Hebelarm). \( T = F \times r \). Die SI-Einheit ist das Newtonmeter (N·m). Dies ist entscheidend für das Verständnis der Kraft, die mit einem Schraubenschlüssel ausgeübt wird, oder der Abgabe einer Motorkurbelwelle.

2.3 RotationsbewegungDies ist ein spezifischer und kritischer Bereich für die Hubschrauberwartung, der das Verhalten von Rotoren, Triebwerken und anderen rotierenden Komponenten regelt.

Winkelverschiebung, Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung:

Winkelgeschwindigkeit (ω) ist die Änderungsrate der Winkelverschiebung, gemessen in Radiant pro Sekunde (rad/s). Sie steht mit der Drehzahl (RPM) in Beziehung durch: \( \omega = \frac{2\pi \times RPM}{60} \).

Lineargeschwindigkeit (v) eines Punktes auf einem rotierenden Körper steht mit der Winkelgeschwindigkeit in Beziehung durch: \( v = \omega \times r \), wobei \( r \) der Radius vom Rotationszentrum ist.

Zentripetalbeschleunigung und -kraft:

Jedes Objekt, das sich auf einer Kreisbahn bewegt, wird zum Mittelpunkt des Kreises hin beschleunigt. Dies ist die Zentripetalbeschleunigung (a) . \( a = \omega^2 \times r = v^2 / r \).

Die Kraft, die diese Beschleunigung verursacht, ist die Zentripetalkraft (F) . \( F = m \times a = m \times \omega^2 \times r \). Dies ist die Kraft, der der Rotorkopf und die Blattaufhängungsmechanismen standhalten müssen.

Trägheitsmoment (I):

Dies ist das rotatorische Äquivalent der Masse. Es ist ein Maß für den Widerstand eines Objekts gegen Änderungen seiner Rotationsbewegung. Es hängt von der Masse des Objekts und der Verteilung dieser Masse relativ zur Rotationsachse ab. Die SI-Einheit ist kg·m².

2.4 Thermodynamik

Dies ist die Lehre von Wärme, Arbeit, Temperatur und Energie. Sie ist für das Verständnis von Triebwerkszyklen, Kühlsystemen und atmosphärischen Effekten unerlässlich.

Temperatur und Wärme:

Temperatur ist ein Maß für die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen in einem Stoff. Sie wird in Grad Celsius (°C), Grad Fahrenheit (°F) oder Kelvin (K) gemessen.

Wärme ist die Übertragung von thermischer Energie zwischen Stoffen aufgrund eines Temperaturunterschieds. Sie wird in Joule (J) gemessen.

Spezifische Wärmekapazität (c):

Dies ist die Menge an Wärmeenergie, die erforderlich ist, um die Temperatur von 1 kg eines Stoffes um 1 K (oder 1°C) zu erhöhen. Die SI-Einheit ist J/(kg·K) oder kJ/(kg·K).

Die aufgenommene oder abgegebene Wärme wird berechnet durch: \( Q = m \times c \times \Delta T \), wobei \( Q \) die Wärmeenergie, \( m \) die Masse und \( \Delta T \) die Temperaturänderung ist.

Dies ist entscheidend für die Berechnung der Wärmelast auf Kühlsysteme (z. B. \( Q = \dot{m} \times c \times \Delta T \) für einen Kühlmitteldurchsatz \( \dot{m} \)).

Gasgesetze:

Gase sind komprimierbar, und ihr Zustand wird durch Druck (P), Volumen (V) und Temperatur (T) definiert.

Gesetz von Boyle (Konstante Temperatur): Bei einer festen Gasmasse und konstanter Temperatur ist der Druck umgekehrt proportional zum Volumen. \( P_1V_1 = P_2V_2 \).

Gesetz von Charles (Konstanter Druck): Bei einer festen Gasmasse und konstantem Druck ist das Volumen direkt proportional zur absoluten Temperatur. \( V_1/T_1 = V_2/T_2 \).

Ideales Gasgesetz: Dies kombiniert die Gasgesetze: \( P \times V = m \times R \times T \), wobei \( R \) die spezifische Gaskonstante ist (für Luft, \( R = 287 \) J/(kg·K)). Dies kann umgestellt werden, um die Dichte zu ermitteln: \( \rho = P / (R \times T) \).

Thermischer Wirkungsgrad:

Dies ist ein Maß dafür, wie gut ein Triebwerk die Wärmeenergie aus dem Kraftstoff in nutzbare mechanische Arbeit umwandelt.

\( \eta = \frac{\text{Nutzbare Ausgangsleistung}}{\text{Zugeführte thermische Leistung}} \times 100\% \)- Wärmeübertragungsmechanismen:

Wärmeleitung: Übertragung von Wärme durch ein festes Material von einem Bereich hoher Temperatur zu einem Bereich niedriger Temperatur (z. B. Wärme durch eine Zylinderwand).

Konvektion: Übertragung von Wärme durch die Bewegung eines Fluids (Flüssigkeit oder Gas) (z. B. ein Flüssigkeitskühlsystem oder Luft, die über einen Ölkühler strömt).

Wärmestrahlung: Übertragung von Wärme durch elektromagnetische Wellen (z. B. Wärme von der Sonne oder einem Auspuffrohr). In den meisten Luftfahrzeug-Kühlsystemen sind Wärmeleitung und Konvektion die primären Mechanismen.

2.5 Strömungsmechanik und Aggregatzustände

Dieser Abschnitt behandelt das Verhalten von Flüssigkeiten und Gasen, das für Hydraulik-, Pneumatik- und Kraftstoffsysteme von grundlegender Bedeutung ist.

Dichte (ρ):

Dies ist die Masse pro Volumeneinheit eines Stoffes. \( \rho = m / V \). Die SI-Einheit ist kg/m³. Für Flüssigkeiten wird sie oft in kg/Liter angegeben (z. B. Kraftstoffdichte von 0,8 kg/L). Dies wird verwendet, um zwischen Volumen und Masse von Kraftstoff umzurechnen.

Druck in Fluiden:

Druck (P) ist die Kraft, die pro Flächeneinheit ausgeübt wird. \( P = F / A \). Die SI-Einheit ist das Pascal (Pa).

Atmosphärendruck: Der Druck, der durch das Gewicht der Atmosphäre ausgeübt wird. Auf Meereshöhe beträgt er ungefähr 101,3 kPa.

Überdruck vs. Absolutdruck: Der Überdruck wird relativ zum Atmosphärendruck gemessen. Der Absolutdruck wird relativ zu einem perfekten Vakuum gemessen. \( P_{absolut} = P_{überdruck} + P_{atmosphärisch} \). Dies ist entscheidend für die Interpretation von Druckanzeigen an Manometern.

Hydrostatischer Druck: Der Druck in einer Tiefe in einem Fluid ist gegeben durch \( P = \rho \times g \times h \). Dies wird verwendet, um Druck mit einem Manometer zu messen (z. B. mmHg).

Gesetz von Pascal:

In einem eingeschlossenen Fluid wird eine Druckänderung, die an einem Punkt ausgeübt wird, unvermindert auf jeden Punkt im Fluid übertragen. Dies ist das Prinzip hinter Hydrauliksystemen. Wenn die Eingangskraft und die Fläche konstant sind, ist der Systemdruck konstant, unabhängig von der Größe des Ausgangskolbens. Eine größere Ausgangskolbenfläche erzeugt einfach eine größere Ausgangskraft.

Prinzip von Bernoulli:

Für ein inkompressibles, reibungsfreies Fluid in stationärer Strömung tritt eine Zunahme der Geschwindigkeit des Fluids gleichzeitig mit einer Abnahme des Drucks oder einer Abnahme der potentiellen Energie des Fluids auf. Dieses Prinzip ist grundlegend für das Verständnis der Auftriebserzeugung an Rotorblättern und der Geschwindigkeitsanzeige.

2.6 Atmosphärenphysik

Die Atmosphäre ist die Betriebsumgebung für alle Luftfahrzeuge, und ihre Eigenschaften beeinflussen direkt die Leistung.

Die Internationale Standardatmosphäre (ISA):

Dies ist ein Modell der Atmosphäre, das Standardwerte für Temperatur, Druck und Dichte in verschiedenen Höhen definiert. Es bietet eine Basislinie für den Vergleich von Luftfahrzeug- und Triebwerksleistung.

ISA-Bedingungen auf Meereshöhe: Temperatur = 15°C, Druck = 1013,25 hPa, Dichte = 1,225 kg/m³.

Temperaturgradient: In der Troposphäre nimmt die Temperatur mit einer Rate von ungefähr 1,98°C pro 1000 ft (oder etwa 2°C pro 1000 ft) ab.- Dichtehöhe:

Dies ist die Höhe in der Standardatmosphäre, die der tatsächlichen Luftdichte unter den aktuellen Bedingungen entspricht. Sie ist ein Maß für die Luftdichte, nicht für die physische Höhe.

Eine hohe Dichtehöhe bedeutet eine geringe Luftdichte, was den aerodynamischen Auftrieb, die Motorleistung und die Effizienz von Propeller/Rotor verringert.

Die Dichtehöhe wird beeinflusst durch:

Druckhöhe: Die Höhe, die auf einem auf 1013,25 hPa eingestellten Höhenmesser angezeigt wird. Niedrigerer Druck = höhere Druckhöhe = höhere Dichtehöhe.

Temperatur: Höhere Temperatur = geringere Dichte = höhere Dichtehöhe.

Luftfeuchtigkeit: Höhere Luftfeuchtigkeit = geringere Dichte = höhere Dichtehöhe.

Auswirkung auf die Motorleistung:

Die Leistungsabgabe eines Saugmotors (nicht turboaufgeladen) ist direkt proportional zur Masse der Luft, die er ansaugen kann. Geringere Luftdichte (hohe Dichtehöhe) bedeutet weniger Luftmasse und daher weniger Leistung. Ein Druckabfall im Ansaugsystem (z. B. durch einen verstopften Luftfilter) erhöht effektiv die Druckhöhe und verringert die Leistung weiter.

Höhenmesserfehler:

Ein Höhenmesser ist ein Aneroidbarometer, das auf den ISA-Druckabfall kalibriert ist. Wenn die tatsächliche Temperatur kälter als ISA ist, nimmt der Druck mit der Höhe schneller ab als im Standard. Der Höhenmesser wird daher zu viel anzeigen und eine höhere Höhe anzeigen als die tatsächliche Höhe.

3. Wichtige Formeln und Verfahren

Zusammenfassung der wichtigsten Formeln

Konzept	Formel	Einheiten
Gewicht	\( W = m \times g \)	N
Newtons 2. Gesetz	\( F = m \times a \)	N
Arbeit	\( W = F \times d \)	J
Kinetische Energie (translatorisch)	\( KE = \frac{1}{2}mv^2 \)	J
Rotationskinetische Energie	\( KE_{rot} = \frac{1}{2}I\omega^2 \)	J
Leistung	\( P = W / t \)	W
Rotationsleistung	\( P = T \times \omega \)	W
Spannung	\( \sigma = F / A \)	Pa
Drehmoment	\( T = F \times r \)	N·m
Winkelgeschwindigkeit (aus RPM)	\( \omega = \frac{2\pi \times RPM}{60} \)	rad/s
Lineargeschwindigkeit (Rotation)	\( v = \omega \times r \)	m/s
Zentripetalbeschleunigung	\( a = \omega^2 \times r \)	m/s²
Zentripetalkraft	\( F = m \times \omega^2 \times r \)	N
Wärmeenergie	\( Q = m \times c \times \Delta T \)	J
Wärmeübertragungsrate	\( \dot{Q} = \dot{m} \times c \times \Delta T \)	W
Ideales Gasgesetz	\( P \times V = m \times R \times T \)	-
Luftdichte (aus idealem Gasgesetz)	\( \rho = P / (R \times T) \)	kg/m³
Boyle'sches Gesetz	\( P_1V_1 = P_2V_2 \)	-
Staudruck	\( q = \frac{1}{2}\rho v^2 \)	Pa
Hubvolumen (Zylinder)	\( V_s = \frac{\pi}{4} \times Bohrung^2 \times Hub \)	m³
Verdichtungsverhältnis	\( r = \frac{V_s + V_c}{V_c} \)	-
Thermischer Wirkungsgrad	\( \eta = \frac{P_{out}}{P_{in}} \times 100\% \)	%

Wichtige Verfahren und Praktiken- Kompressionstest: Bei der Durchführung eines Kompressionstests an einem Kolbenmotor muss der Gashebel vollständig geöffnet gehalten werden. Dadurch kann der Zylinder eine volle Ladung Luft bei Atmosphärendruck ansaugen, was einen realistischen und vergleichbaren Kompressionswert liefert. Ein geschlossener Gashebel würde den Luftstrom einschränken und zu einem fälschlich niedrigen Wert führen.

Druckmessung: Stellen Sie immer fest, ob ein Druckwert als Überdruck oder Absolutdruck angegeben ist. Der Überdruck ignoriert den Atmosphärendruck, während der Absolutdruck ihn einschließt. Dies ist entscheidend für Berechnungen mit Gasgesetzen.

Einheitenumrechnung: Stellen Sie vor jeder Berechnung sicher, dass alle Einheiten konsistent sind (z. B. mm² in m², °C in K und U/min in rad/s umrechnen).

4. Häufige Beziehungen zwischen Konzepten

Leistung, Drehmoment und Drehzahl: Diese sind untrennbar miteinander verbunden. Die Leistungsabgabe eines Motors ist das Produkt aus seinem Drehmoment und seiner Drehzahl. Ein Motor mit hohem Drehmoment bei niedriger Drehzahl kann die gleiche Leistung erzeugen wie ein Motor mit niedrigem Drehmoment bei hoher Drehzahl. Das Verständnis dieser Beziehung ist der Schlüssel zur Interpretation von Motorleistungsdiagrammen.

Temperatur, Druck und Dichte: Diese drei Eigenschaften der Atmosphäre sind voneinander abhängig. Das ideale Gasgesetz (\( \rho = P / (R \times T) \)) zeigt, dass die Dichte mit dem Druck zunimmt und mit der Temperatur abnimmt. Diese Beziehung ist die Grundlage für das Verständnis der Dichtehöhe und ihrer Auswirkungen auf die Motorleistung und die aerodynamische Leistung.

Kraft, Druck und Fläche: Druck ist das Ergebnis einer Kraft, die auf eine Fläche verteilt ist. Diese Beziehung ist zentral für hydraulische Systeme (Pascalsches Gesetz) und für das Verständnis von Spannungen in Materialien. Eine kleine Kraft auf eine kleine Fläche kann einen hohen Druck erzeugen, der dann genutzt werden kann, um eine große Kraft auf einer größeren Fläche zu erzeugen.

Arbeit, Energie und Wärme: Dies sind alles Formen von Energie. Arbeit ist die Übertragung mechanischer Energie, und Wärme ist die Übertragung thermischer Energie. In einem Motor wird chemische Energie im Kraftstoff in Wärme umgewandelt, die dann teilweise in mechanische Arbeit (Leistung) umgewandelt wird. Die Energie, die nicht in Arbeit umgewandelt wird, geht als Wärme verloren, weshalb Kühlsysteme notwendig sind. Reibung in hydraulischen Systemen wandelt ebenfalls mechanische Energie in Wärme um, weshalb Behälter warm werden.

Lineare und rotatorische Bewegung: Diese sind durch den Rotationsradius miteinander verbunden. Die Lineargeschwindigkeit (\( v \)) ist das Produkt aus Winkelgeschwindigkeit (\( \omega \)) und Radius (\( r \)). Die Zentripetalbeschleunigung hängt ebenfalls sowohl von der Winkelgeschwindigkeit als auch vom Radius ab. Dies ist entscheidend für die Berechnung der Kräfte auf Rotorblätter, bei denen die Spitzengeschwindigkeit viel höher ist als die Geschwindigkeit an der Wurzel.

5. Typische Prüfungsschwerpunkte

Basierend auf dem Lehrplan und typischen Prüfungsfragen werden die folgenden Bereiche häufig abgefragt:- Einheitenumrechnungen: Seien Sie darauf vorbereitet, zwischen SI- und imperialen Einheiten für Temperatur (°C/°F/K), Druck (Pa/psi/inHg/hPa), Leistung (kW/hp) und Geschwindigkeit (Knoten/m/s) umzurechnen. Genauigkeit ist von größter Bedeutung.

Newtonsche Gesetze: Verstehen Sie die Bedingungen für das Gleichgewicht (Nettokraft = null) und wenden Sie \( F = ma \) an, um Nettokräfte und Beschleunigungen zu berechnen. Fragen beschreiben oft ein Szenario (z. B. Steigflug mit konstanter Geschwindigkeit) und fragen nach den beteiligten Kräften.

Rotationsbewegung: Seien Sie in der Lage, U/min in rad/s umzurechnen, die lineare Spitzengeschwindigkeit, die Zentripetalbeschleunigung und das Drehmoment zu berechnen. Verstehen Sie die Beziehung \( P = T \times \omega \).

Gasgesetze und Dichte: Wenden Sie das ideale Gasgesetz an, um die Luftdichte bei gegebenem Druck und gegebener Temperatur zu berechnen. Verstehen Sie das Boyle’sche Gesetz für isotherme Kompression. Wissen Sie, wie man zwischen Überdruck und absolutem Druck umrechnet.

Motorgeometrie: Berechnen Sie das Hubvolumen aus Bohrung und Hub und verwenden Sie die Formel für das Verdichtungsverhältnis, um entweder das Hub- oder das Kompressionsvolumen zu ermitteln.

Thermodynamik: Berechnen Sie die Wärmeübertragung mithilfe der spezifischen Wärmekapazität (\( Q = mc\Delta T \)) und den thermischen Wirkungsgrad (\( \eta = P_{out}/P_{in} \)).

Strömungsmechanik: Verstehen Sie das Pascal’sche Gesetz und seine Anwendung auf hydraulische Systeme. Kennen Sie das Bernoulli-Prinzip und seine Auswirkung auf den Druck. Berechnen Sie den Staudruck und die Fluggeschwindigkeit.

Atmosphärische Effekte: Verstehen Sie das Konzept der Dichtehöhe und wie Temperatur und Druckhöhe diese beeinflussen. Kennen Sie die Auswirkung nicht standardmäßiger Temperaturen auf Höhenmesseranzeigen.

Spannung und Dehnung: Berechnen Sie die Spannung aus Kraft und Fläche. Identifizieren Sie die Art der Spannung (Zug, Druck, Scherung) an verschiedenen Motorkomponenten.

Regelungssysteme: Verstehen Sie das grundlegende Konzept eines Regelkreises mit negativer Rückkopplung, wie es durch ein Drehzahlregelgerät (Governor) veranschaulicht wird.

Modul 2: Physik