Geschwindigkeit über Grund oder gegenüber der Luft: Was ist für's Fliegen wichtiger?

Hendrik Schneider

Vereinsmitglied
Teammitglied
... Es zählt nur die Geschwindigkeit über Grund...
Nope, da muss ich widersprechen.
Es zählt die Geschwindigkeit gegenüber der Luft.

Kurze Begründung, weil das nicht so sehr einfach einzusehen ist:
Die Luft ist Dein Bezugssystem, sobald der Flieger aerodynamisch fliegt.
Ware dem nicht so, würde DS nicht funktionieren.
Einfache Extremsituation dargestellt:
a) Du hast 100km/h Gegenwind und wirfst Dein Modell mit 30km/h in den Wind: Du wirst einiges an Höhe "herausziehen können".
b) Du hast 100km/h Rückenwind und wirfst Dein Modell mit 30km/h mit dem Wind: Das Modell wird zügig am Boden sein.

Gruss
Hendrik
 
Genau so isses! Die Geschwindigkeit über Grund kann selbst 0 betragen oder sogar negativ sein und trotzdem fliegt dein Modell ganz normal. Hätte die Geschwindigkeit über Grund irgendeine Bedeutung fürs Modell, wäre das unmöglich.
 

GeorgR

Vereinsmitglied
Nope, da muss ich widersprechen.
Es zählt die Geschwindigkeit gegenüber der Luft.

Kurze Begründung, weil das nicht so sehr einfach einzusehen ist:
Die Luft ist Dein Bezugssystem, sobald der Flieger aerodynamisch fliegt.
Ware dem nicht so, würde DS nicht funktionieren.
Einfache Extremsituation dargestellt:
a) Du hast 100km/h Gegenwind und wirfst Dein Modell mit 30km/h in den Wind: Du wirst einiges an Höhe "herausziehen können".
b) Du hast 100km/h Rückenwind und wirfst Dein Modell mit 30km/h mit dem Wind: Das Modell wird zügig am Boden sein.

Gruss
Hendrik

Hallo,

das Thema gab es schon einmal vor langer Zeit.
Hendrik, ich kann mit Dir nicht übereinstimmen.

Die Werte in Deinen Beispielen sind zu extrem. Bei 30 km/h Wind und 100 km/h Modellgeschwindigkeit sieht es schon anders aus.

Wenn es um die Höhe geht, dann spielt während der senkrechten Flugbahn die Windrichtung keine wesentliche Rolle mehr.
Für die Höhe sind die Modellmasse und die Geschwindigkeit entscheidend.
Die Modellmasse ist konstant, die Modellgeschwindigkeit ist natürlich beim Start mit Rückenwind höher, weil der Luftwiderstand mit
Rückenwind kleiner ist.
Das gilt natürlich nur, wenn der Gummizug stark genug ist das Modell (die zu beschleunigende Masse) entsprechend zu beschleunigen.
Auch bei Rückenwind muss die Geschwindigkeit gegenüber der Luft entsprechend positiv sein, sonst kriegt man ihn nicht hoch, den Flieger.
 

Hendrik Schneider

Vereinsmitglied
Teammitglied
Servus,

...das Thema gab es schon einmal vor langer Zeit...
Hast Du einen Link? ich würde gerne nachlesen, wo die Diskussion damals geendet hat.

...Die Werte in Deinen Beispielen sind zu extrem...
Naja, die Werte taugen dazu, Klarheit zu verschaffen. Solange es weder relativistisch wird, noch in die Nähe der Schallgeschwindigkeit, bleibt das Prinzip das gleiche.
Meine Zahlen machen nur klar, dass die Luft das zu betrachtende Medium ist.

Wenn es um die Höhe geht, dann spielt während der senkrechten Flugbahn die Windrichtung keine wesentliche Rolle mehr.
Für die Höhe sind die Modellmasse und die Geschwindigkeit entscheidend.
Soweit korrekt.
Allerdings ist nicht die Geschwindigkeit über Grund wesentlich sondern die vertikale Geschwindigkeit, nachdem der Bogen nach oben gemacht ist.

Die Modellmasse ist konstant, die Modellgeschwindigkeit ist natürlich beim Start mit Rückenwind höher, weil der Luftwiderstand mit
Rückenwind kleiner ist.
Das gilt natürlich nur, wenn der Gummizug stark genug ist das Modell (die zu beschleunigende Masse) entsprechend zu beschleunigen.
Auch bei Rückenwind muss die Geschwindigkeit gegenüber der Luft entsprechend positiv sein, sonst kriegt man ihn nicht hoch, den Flieger.
Alles wahr, der Knackpunkt ist aber folgender:
Das Modell wird von der Flitsche über dem Boden horizontal auf eine bestimmt Geschwindigkeit gebracht.
Diese horizontale Geschwindigkeit muss in eine vertikale Geschwindigkeit umgewandelt werden.
Genau hier passiert das erstaunliche: die vertikale Geschwindigkeit entspricht bei verlustfreier Rechnung der Modellgeschwindikeit - Windgeschwindigkeit (wen man beides in der gleichen Richtung misst). Bei Gegenwind dann V_Modell + V_Wind.

Dazu kann man jetzt die verschiedensten mehr oder weniger anschaulichen Modelle hernehmen, vom Tennisball und 45 Tennisschläger, vom Boot in der Strömung, etc. Letztendlich hinken diese Modelle alle, weil die Aerodynamik an dieser Stelle nicht so leicht vergleichbar ist.
Das letztendliche Prinzip ist sehr ähnlich dem DS (http://wiki.rc-network.de/index.php/Dynamischer_Segelflug).

Gruss
Hendrik
 
Für die Höhe sind die Modellmasse und die Geschwindigkeit entscheidend.
Die Modellmasse ist konstant, die Modellgeschwindigkeit ist natürlich beim Start mit Rückenwind höher, weil der Luftwiderstand mit
Rückenwind kleiner ist.
Einfach nur nein.

Für die Höhe ist die Geschwindigkeit GEGENÜBER DER LUFT beim Ausklinken entscheidend. Das ist das System in dem sich das frei fliegende Fugzeug bewegt. Und die ist gegen den Wind klar höher.

Um das Flugzeug aus dem Horizontalflug in die Vertikale zu bekommen, muss Auftrieb eingewsetzt werden. Die mögliche Auftriebskraft hängt im Quadrat von der Relativgeschwindigkeit zur Luft ab. Sobald die Flitsche abgefallen ist, hat der Boden null Einfluss.

Und selbst wenn der Gummi noch dranhängt, profitiert das System vom Gegenwind: Weil die Beschleunigung kleiner bleibt, kann mehr Energie an das Flugzeug übertragen werden, weil weniger in die Beschleunigung der Gummi-Eigenmasse gehen muss.
 

GeorgR

Vereinsmitglied
@Hendrik

Genau hier passiert das erstaunliche: die vertikale Geschwindigkeit entspricht bei verlustfreier Rechnung der Modellgeschwindikeit - Windgeschwindigkeit (wen man beides in der gleichen Richtung misst). Bei Gegenwind dann V_Modell + V_Wind.

Ja, nur ist V_Modell hier eben nicht gleich. Mit Rückenwind ist V_Modell viel höher.

@MarkusN

Für die Höhe ist die Geschwindigkeit GEGENÜBER DER LUFT beim Ausklinken entscheidend.

Eben nicht, Beispiel:

Du stehst bei 150 km/h Wind mit dem Rücken zum Wind und hältst das Modell an der Nase fest.
Dann gibst Du dem Modell an der Nase einen kräftigen Schubs nach oben.
Was passiert?

Nach Deiner Darstellung müsste es genauso hoch fliegen wie bei Windstille mit 150 km/h vertikal.
Das möchte ich mal sehen.
Ein F5B mit 1,8 m Spannweite und 1,8 kg macht gute 300 m nach oben.
 
Zuletzt bearbeitet:
Vermutlich fällt Dein Flieger auch beim Einkurven in den Rückenwind vom Himmel. Sorry, da ist Hopfen und Malz verloren.

[edit]Da war Enzo ja auch schon... Nun ja, it bears repeating...
 

Claus Eckert

Moderator
Teammitglied
Hallo

Vielleicht hilft das ein wenig:
Wenn wir im Flieger sitzen und fliegen, ist es uns zunächst mal vollkommen egal ob Rückenwind oder Gegenwind. Wir fliegen in der Luftmasse und die Geschwindigkeit im Medium Luft wird über das Pitotrohr gemessen und im Geschwindigkeitsmesser angezeigt.

Wenn es darum geht auszurechnen wie lange wir vom Punkt A zum Punkt B benötigen, dann sind Gegen- oder Rückenwind wichtig. Denn daraus errechnet sich die Geschwindigkeit über Grund. Und die ist nur dafür wichtig.

Für die Beurteilung der Flugzustände ist nur die Geschwindigkeit in der Luftmasse entscheident. Zu langsam = Stall, zu schnell = Gefahr des Abmontierens. Nehmt die Betrachtungsweise vom Boden aus dem Kopf.

Und jetzt transferiert das Ganze auf das von Hendrik und Markus beschriebene. Vielleicht wird es damit etwas leichter zu verstehen.
 

GeorgR

Vereinsmitglied
@ MarkusN

Deine überheblicher Art hilft nicht.
Noch einmal:

Für die Höhe ist die Geschwindigkeit GEGENÜBER DER LUFT beim Ausklinken entscheidend.

Wofür benötigt man dann noch einen Flitschengummi?

Nach Deiner Darstellung muss man sich mit einem Modell nur bei starkem Wind oder Sturm in den Wind stellen,
- das Modell hat dann die Geschwindigkeit, die es gegenüber der Luft hat, z.B. 100 km/h - und es nur nach oben
loslassen. Dann marschiert es mit 100 km/h nach oben.

Ich wette, dass es nicht nach oben sondern, dass es nach hinten fliegt.

Sorry, da ist Hopfen und Malz verloren.
Hast Du viel Bier getrunken?
 

GeorgR

Vereinsmitglied
Hallo

Vielleicht hilft das ein wenig:
Wenn wir im Flieger sitzen und fliegen, ist es uns zunächst mal vollkommen egal ob Rückenwind oder Gegenwind. Wir fliegen in der Luftmasse und die Geschwindigkeit im Medium Luft wird über das Pitotrohr gemessen und im Geschwindigkeitsmesser angezeigt.

Wenn es darum geht auszurechnen wie lange wir vom Punkt A zum Punkt B benötigen, dann sind Gegen- oder Rückenwind wichtig. Denn daraus errechnet sich die Geschwindigkeit über Grund. Und die ist nur dafür wichtig.

Für die Beurteilung der Flugzustände ist nur die Geschwindigkeit in der Luftmasse entscheident. Zu langsam = Stall, zu schnell = Gefahr des Abmontierens. Nehmt die Betrachtungsweise vom Boden aus dem Kopf.

Und jetzt transferiert das Ganze auf das von Hendrik und Markus beschriebene. Vielleicht wird es damit etwas leichter zu verstehen.

Claus, das habe ich wirklich nicht gewusst! Boh, Du hast mir jetzt wirklich bei meinem Verständnisproblem Erleichterung verschafft.
Du hättest vielleicht noch TAS für true Airspeed und GS für Groundspeed nennen können, dann wäre alles komplett.
 

Claus Eckert

Moderator
Teammitglied
Hallo Georg

Die Wette ist gefährlich verloren zu werden. ;)
Das kommt nämlich auf andere Parameter an.
Kurz erklärt, ein klassischer Besenstiel fliegt tatsächlich und mit etwas anstechen nach vorne. Ein gemütlicher Holzsegler wird sicher nach hinten fliegen, weil es seine Auslegung gar nicht erlaubt 100 km/h zu fliegen.
Also wenn wetten, dann die Wahl der Mittel genau definieren. ;)


Edit:
Wenn Dir die Zusammenhänge geläufig sind, warum dann die ganze Diskussion? :rolleyes:
 

GeorgR

Vereinsmitglied
Ja Claus, die Diskussion ist doch deshalb, weil die Zusammenhänge offensichtlich nicht überall geläufig sind.

Es geht auch nicht um Besenstiele und absolute Zahlen. Das sind nur Beispiele.

Tatsache ist, dass der alleinige Zustand der Geschwindigkeit gegenüber der Luft, den Flieger nicht hoch bringt.
Damit das Modell nach oben geht, muss Masse in Bewegung sein (kinetische Energie).
Bei meinem obigen Beispiel ist die kinetische Energie = 0, weil das Modell von der stehenden Person festgehalten wird.
Auch wenn der Wind 200 km/h sein sollte - ich weiß, Dein Modell legt die Ohren an, aber es ist nur ein Beispiel - ist
die Masse nicht in Bewegung und somit die kinetische Energie = 0. Deshalb wird und kann das Modell nicht nach oben fliegen.

Ich meine, die Kollegen, die so gut bescheid wissen, sollten auf mein obiges Beispiel eingehen und nicht
vom Hölzchen und Stöckchen, Bier (Malz und Hopfen) erzählen und vom Thema ablenken.

noch einmal zur Sache:
Für die Höhe ist die Geschwindigkeit GEGENÜBER DER LUFT beim Ausklinken entscheidend.
Ich bitte um eine sachliche Erklärung, warum ein Modell, das z.B. bei 60 km/h (meinetwegen) wenn es gegen
den Wind gehalten wird - dann hat es gegenüber der Luft 60 km/h - mit 60 km/h nach oben gehen soll, wenn
es aus der Hand gegeben und nach oben gesteuert wird.

Ich meine, dass für die Höhe beim Flitschenstart die Geschwindigkeit (Groundspeed) der Masse, die Masse selbst,
die Erdanziehung (das Gewicht), und der Luftwiderstand maßgeblich sind.
Gegen den Wind ist die Geschwindigkeit der Masse zwangsläufig langsamer, als mit Rückenwind.
 

UweH

User
Tatsache ist, dass der alleinige Zustand der Geschwindigkeit gegenüber der Luft, den Flieger nicht hoch bringt.
Damit das Modell nach oben geht, muss Masse in Bewegung sein (kinetische Energie).
Bei meinem obigen Beispiel ist die kinetische Energie = 0, weil das Modell von der stehenden Person festgehalten wird.
Auch wenn der Wind 200 km/h sein sollte - ich weiß, Dein Modell legt die Ohren an, aber es ist nur ein Beispiel - ist
die Masse nicht in Bewegung und somit die kinetische Energie = 0. Deshalb wird und kann das Modell nicht nach oben fliegen.

Hallo Georg, probiers doch einfach aus. Stelle Dich bei sehr viel Wind mit einem relativ leichten Modell auf die Wiese, halte es gegen den Wind fest und lasse es dann los. Nach Deiner Anschauung müsste es dann Richtung Boden fallend nach hinten weg fliegen. Das tut es aber nicht, es fliegt nach oben hinten weg, denn es hat durch den Gegenwind der höher als seine Grundgeschwindigkeit ist Auftriebsüberschuß= Energieüberschuß.
Wenn Du jetzt ein schwereres und damit trägeres Modell bei 100 km/h Gegenwind fest hälst, dann los läßt und sofort Höhe ziehst, dann fliegt es mit 100 km/h steil nach oben weg bis der Fahrtüberschuß aufgebraucht und die Eigengeschwindigkeit des Modells an die Bewegung der Luftmasse und die Flugrichtung des Modells im Raum angeglichen sind.

Gruß,

Uwe.
 
@ MarkusN

Deine überheblicher Art hilft nicht.
Ja, bei Rückenwind-Diskussionen werde ich überheblich. Die Erfahrung zeigt, dass wenn ein Rückenwind-Proponent auf die erste Richtigstellung nicht in sich geht und die echte Physik überdenkt, sondern mit einer Replik antwortet, die seinen Standpunkt zementiert, die Diskussion überflüssig ist.

Nichtsdestotrotz:

Kinetische Energie ist ein Begriff, der in einem Inertialsystem relevant ist. Ein Flugzeug in einer bewegten Luftmasse (AKA Wind) ist ein solches Inertialsystem. Der Boden tut nichts zur Sache.

Wenn Du ein Modell mit geringer Minimalgeschwindigkeit (kleiner als die Windgeschwindigkeit) gegen den Wind hältst und loslässt, kannst Du die relative Überfahrt sofort in Höhe umsetzen. Wenn Du Dich um 180° drehst, fällt es runter. Du musst es auf GS = Windgeschwindigkeit + Minimalfahrt beschleunigen, bis es überhaupt fliegt. In dem Zustand ist noch nichts an Energiereserve für Höhengewinn. Erst die Geschwindigkeit, die darüber hinausgeht, kann genutzt werden. Ein schnelleres Modell verschiebt die Verhältnisse dahin, dass in beiden Fällen Anschub nötig ist, aber der Grundnachteil, wenn mit mit dem Wind geworfen, bleibt.

Stell Dich auf die Wiese und probiers aus, dann melde Dich wieder.
 

Dieter B

User
Für die Höhe ist die Geschwindigkeit GEGENÜBER DER LUFT beim Ausklinken entscheidend. Das ist das System in dem sich das frei fliegende Fugzeug bewegt. Und die ist gegen den Wind klar höher.
Obwohl ich ein absoluter Flitschen Neuling bin, möchte ich mich da trotzdem einklinken, da hier vom physikalischen einiges durcheinander geht (und da kenne ich mich ein wenig aus ;) ).

In den letzten Beiträgen ging es immer darum, ob die Geschwindigkeit gegenüber Luft oder die gegenüber Grund für die beim Flitschen zu erreichende Höhe verantwortlich ist. Es haben aber beide ihre Berechtigung:
Die Geschwindigkeit über Grund bestimmt die kinetische Energie, die wir durch den Gummi (der auf dem Grund befestigt ist) in das Flugzeug gebracht haben (m*v²/2).
Die Geschwindigkeit gegenüber Luft bestimmt alle aerodynamischen Eigenschaften wie Luftwiderstand, Auftrieb, Strömungsabriss, etc.

Vom Energiesatz her ist die Geschwindigkeit über Grund (bei entsprechende hoher Geschwindigkeit) in erster Linie für den möglichen Höhengewinn verantwortlich (v²/2 = g*h). Die theoretisch maximal dabei erreichbare Höhe (ohne Berücksichtigung der Aerodynamik) lässt sich mit der Formel:
Höhe [m] = (Länge der Gummidehnung [m] * Auszugskraft bei voller Dehnung [kg]) / (2 * Masse des Flugzeugs [kg])
berechnen (edit: das ist natürlich ohne jede aerodynamischen Eigenschaften berechnet und würde auch für eine Kugel gelten, die nach Beschleunigung nach oben umgelenkt wird).

Der Wind beeinflusst nun einerseits je nach Luftwiderstand des Flugzeugs die Endgeschwindigkeit (vermutlich der kleinere Anteil) und anderseits die zusätzlichen Auftriebsgewinne durch die Anströmung, die ja von der Geschwindigkeit gegenüber der Luft abhängen.

Dass die Geschwindigkeit gegenüber Luft nicht die alleinige Ursache sein kann wird klar, wenn man ein Flugzeug bei 50km/h Gegenwind einfach auslässt und hofft, dass es so aufsteigt, wie ein Flugzeug, das bei Windstille auf 50km/h beschleunigt wird (in beiden Fällen ist die Geschwindigkeit gegenüber der Luft 50km/h).

Dass die Geschwindigkeit über Grund nicht der einzige Faktor ist wird auch schnell klar wenn man bei viel Wind und kleinem Gummi-Auszug einmal mit dem Wind und einmal gegen den Wind startet (und man davon ausgeht, dass der Luftwiderstand so gering ist, dass annähernd die gleiche Geschwindigkeit über Grund erreicht wird).
 
Vom Energiesatz her ist die Geschwindigkeit über Grund (bei entsprechende hoher Geschwindigkeit) in erster Linie für den möglichen Höhengewinn verantwortlich (v²/2 = g*h). Die theoretisch maximal dabei erreichbare Höhe (ohne Berücksichtigung der Aerodynamik) lässt sich mit der Formel: Höhe [m] = (Länge der Gummidehnung [m] * Auszugskraft bei voller Dehnung [kg]) / (2 * Masse des Flugzeugs [kg]) berechnen.

Dann ist das Flugzeug aber ein Geschoss, denn wo bleiben in dieser Betrachtung die aerodynamischen Größen? Wenn nämlch die Geschwindigkeit über Grund gleich der Rückenwindkomponente ist, wird die für den Auftrieb erforderliche Profilanströmung zu Null. Dann gewinnt die Gravitation die Oberhand...;) Also folgt doch messerscharf, zum Fliegen bedarf es keiner Geschwindigkeit über Grund, wohl aber einer bestimmten Geschwindigkeit gegenüber der Luft, damit Auftrieb entstehen kann. Noch mal: Mit 0 km/h GS kann ich durchaus fliegen, mit 0 km/h TAS wohl eher schlecht bis gar nicht!
 
Hallo Georg, probiers doch einfach aus. Stelle Dich bei sehr viel Wind mit einem relativ leichten Modell auf die Wiese, halte es gegen den Wind fest und lasse es dann los. Nach Deiner Anschauung müsste es dann Richtung Boden fallend nach hinten weg fliegen. Das tut es aber nicht, es fliegt nach oben hinten weg, denn es hat durch den Gegenwind der höher als seine Grundgeschwindigkeit ist Auftriebsüberschuß= Energieüberschuß.

Richtig, man kann aus seinen Aussagen deutlich erkennen dass er noch nie bei viel Wind an einer Hangkante gestanden ist :-)
 
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