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7.1
: Anmerkungen zur Lastberechnung

Auf den Flügel wirkt der Auftrieb als Querkraft Q in Richtung der Z-Achse. Er erzeugt ein Biegemoment mB um die Tragflächenwurzel. Außerdem entsteht ein Torsionsmoment mT um die Mittelachse des Holms.

 


Wenn man sich die Holme am Rumpf fixiert vorstellt, und das Biegemoment mB auf eine sonst lose Konstruktion aus Holmen und Rippen wirken läßt, würden sich die Holme und Rippen zu einem Parallelogramm verschieben.

 


Bei Fachwerkhäusern verhindert man das durch Versteifungen im 45° Winkel, was auch bei Flugzeugflügeln möglich ist. Damit wird auch deutlich, wie die Querkraft im Holmsteg wirkt. Auf die Versteifungen werden Druck- und Zugkräfte ausgeübt. Die Fasern im Holmsteg – sei es Holz oder GFK – müssen also im Winkel von ±45° zur Z-Achse verlaufen, um diese Kräfte optimal aufnehmen zu können.

 


Für Flugzeugflügel ist dieses Verfahren vor etwa 90 Jahren für Hugo Junkers patentiert worden, wie das Folgende Bild seiner Patentschrift zeigt.

 


Quelle: RC-Network Faserrichtung Holmverkastung?

 

Wenn die Tragfläche durch das Biegemoment gebogen wird, so entstehen in oberen Gurt Druckspannungen und im unteren Gurt Zugspannungen.

 


Außerdem drücken die Holmgurte, wenn sie unter Biegespannung stehen senkrecht nach innen (Gurtabtrieb). Diese Kraft muß der Kern des Holmstegs auffangen. Wenn Balsa als Kern verwendet wird, so sollten die Fasern senkrecht zur Y-Achse stehen. Die Spannung, die der Gurtabtrieb erzeugt wird in dieser Lastberechnung nicht erfaßt. Formeln zur Berechnung des Gurtabtriebs habe ich nicht finden können. Allgemein findet man nur den Hinweis, daß der Kern diese Kräfte aufnimmt.

 

 

Folgende Begriffe und Formelzeichen werden in der Lastberechnung verwendet:


 

Verteilung der wirkenden Kräfte auf die Bauteile des Holmes

Der obere Holmgurt wird mit dem halben Biegemoment mB als Druck und dem halben Torsionsmoment mT belastet.

Der untere Holmgurt wird mit dem halben Biegemoment mB als Zug und dem halben Torsionsmoment mT belastet.

Die Holmstege werden mit der Querkraft Q und dem halben Torsionsmoment mT belastet.

Der Holmkern wird mit dem Gurtabtrieb belastet (und wenn man will auch anteilig mit der Querkraft Q als Zug bzw. Druck).


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