Modellflieger und der Wind

War nicht so ernst gemeint. Die Erklärung von franz hat mich lediglich an eine Erklärung der zeitdilalation erinnert.
Gemeint habe ich, dass jeder von was anderem redet.
Je nachdem ob ich vom flieger oder vom Betrachter aus denke.

Optische Täuschung und Illusion

Optische Täuschung und Illusion

Ein Beispiel mit zwei Betrachtern: Das Flugzeug ist schwach motorisiert, aber sauber ausgetrimmt und steigt bei Vollgas eigenstabil mit einem Neigungswinkel von 10° gegenüber der Erdoberfläche. So gewinnt es in einer Minute 100 Meter an Höhe. Die optimale Steiggeschwindigkeit beträgt 50km/h und ist auch gleich die Minimalgeschwindigkeit. Es weht ein gleichmässiger Wind mit 50km/h aus Norden.

Betrachter 1:
Steht am Boden und wirft seinen Modellflieger gegen den Wind. Er hat den Eindruck, dass sein Flieger fast Senkrecht steigt, dieser befindet sich nach einer Minute 100 Meter über dem Betrachter. Nun macht er eine Kurve von 180° und fliegt für eine Minute nach Süden. Die optimale Steigfluggeschwindigkeit gegenüber dem Medium Luft wird beibehalten, der Neigungswinkel bleibt gleich (abgesehen von der Kurve!). Nun wird sich aber für den Betrachter das Modellflugzeug rasend schnell wegbewegen, nämlich mit 100 km/h. Nach einer Minute ist nur noch ein kleiner Punkt, tief am Horizont sichtbar. Es sieht so aus, wie wenn das Flugzeug sinken würde. In Wirklichkeit hat es aber weitere 100 Meter gewonnen und ist nun über 200 Meter hoch!

Betrachter 2:
Gleiche Bedingungen wie bei Betrachter 1, nur steht er in einem Ballon und bewegt sich im Medium "Luft" mit 50 km/h über den Boden. Er wirft sein Flugzeug aus dem Korb und fliegt zunächst ebenfalls eine Minute nach Norden. Danach eine Kurve von 180° und wieder eine Minute gerade aus. Für den Betrachter im Ballon sieht der Flugweg völlig normal aus, das Flugzeug steigt gleichmässig und wird sich nach einer weiteren 180° Kurve wieder über dem Ballon befinden, es hat ebenfalls etwas über 200 Meter an Höhe gewonnen.

Fazit: Ein Modellflug Neuling am Standort des Betrachter 1 wird spätestens nach der Kurve versuchen, sein Modellflugzeug optisch wieder in einen Steigflug zu bringen. Ebenfalls geht es ihm nun viel zu schnell, so dass er das Modellflugzeug entgegen der Flugphysik noch zusätzlich hochziehen wird, was dann wiederum zum Abschmieren führt. Etwa nach dem dritten Modellverlust kommt dann irgendwann die Frage: Wie kann ich das verhindern? Der Ratschlag eines erfahrenen Modellflugkollegen, doch einfach vor dem Eindrehen in den Rückenwind etwas zu stossen (Verminderung des Neigewinkels) ist zwar falsch, bringt ihn aber insofern weiter, dass das Flugzeug nicht mehr abschmiert nach der Kurve. Etwas Uebergeschwindigkeit ist bei der Fliegerei bekanntlich selten schädlich. Der richtige Ratschlag aber lautet: --> Steigflug sauber austrimmen und nach der Kurve mit der exakt gleichen Knüppelstellung (Höhenruder) weiterfliegen!

Gruss, Walter

Hi,

Holzfäller schrieb:

Servus Jürgen,
...
Bitte korrigiert mich, wenn ich auf dem Holzweg mit meinen weiteren Betrachtungen bin.

1. Entscheidend für das Anligen der Strömung ist zweifelsfrei die Geschwindigkeit gegenüber der Luftmasse in der sich das Flugzeug befindet (Bezugssystem Luftmasse)
2. Entscheidend für die kinetische Energie des Flugzeugs ist das Bezzugssystem Erde.
3. Beim Beschleunigen eines Körpers gegenüber dem Bezugssystem Erde wirkt ihm seine Massenträgheit entgegen.
...

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Punkt 2 stimmt so leider nicht!
Die kinetische Energie wird auch immer bezüglich eines Bezugssystems berechnet! In deinem Beispiel vermischt du aber schon wieder zwei Bezugssysteme!

Viele Grüße
Peter

im idealen Raum mit laminarer Strömung passt das ja mit "das Flugmodell bekommt vom Wind nichts mit", zumindest wenn es mit konstanter Airspeed unterwegs ist. Vom Piloten am Boden sieht das wie Rasen oder Rückwärtsflug aus. Oder Abdriften mit dem Wind.

Aber erstens ist in Bodennähe mit nicht homogener Oberfläche (Erhebungen/Senken/Bäume... zumindest im Binnenland) die Strömung selten laminar (Leewirbel) und zweitens fliegt kaum ein Modell konstant in die gleiche Richtung noch mit konstanter Geschwindigkeit.

Aber auch ein Verkehrsflugzeug ist nicht unbeeinflusst von der Umgebungsluft. Turbulenzen durch Thermik oder Wirbelschleppen bekommt man als Passagier durchaus mit.

Spätestens in Bodennähe (Landen) ist die Groundspeed wieder von elementarer Bedeutung. Wer landet schon gern mit dem Sturm. Oder Seitenwind.

Grüße Stefan

S_a_S schrieb:

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Aber erstens ist in Bodennähe mit nicht homogener Oberfläche (Erhebungen/Senken/Bäume... zumindest im Binnenland) die Strömung selten laminar (Leewirbel) und zweitens fliegt kaum ein Modell konstant in die gleiche Richtung noch mit konstanter Geschwindigkeit.
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Für die Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit von der Höhe gibt es Formeln:

http://scienceblogs.de/frischer-win...et-man-die-hohenabhangige-windgeschwindigkeit

Ein gut getrimmtes Modell fliegt durchaus mit einer recht konstanten Geschwindigkeit und wer gegen den Wind bzw. mit dem Wind keine saubere Linie fliegen kann ... der muss das halt noch üben.

UweH schrieb:

Hallo Eric, nein, die Geschwindigkeit des Flugzeugs zur Luftmasse sollte sich nicht ändern, sonst fällt der Flieger in der aus Pilotensicht Rückenwindphase mangels Fahrt runter. Das ist der typische Landefehler, für den die Rückenwindkurve verantwortlich gemacht wird obwohl nur der Pilot den Fehler gemacht hat.

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Sehr extrem hat man den Effekt der Windgeschwindigkeit bei Pylon400 Bewerben gesehen. Die Modelle waren wegen der Bürstenmotoren und 4min Laufzeit nicht so wahnsinnig schnell, brauchten aber doch einiges an Geschwindigkeit, um in der Luft zu bleiben (NiMh Akkus). Der Kurs sieht eine 180° Kurve vor, die (wie beim Pylon üblich) sehr eng genommen wird.
Wenn jetzt stärkerer Wind geht, heißt das, daß sich die relative Geschwindigkeit zur Luftmasse beim Wechsel von gegen den Wind zu mit dem Wind in sehr kurzer Zeit um die doppelte Windgeschwindkeit verringert. Die absolute Geschwindigkeit ändert sich in der Zeit nur wenig, wird wegen der Verluste im Turn eher noch etwas geringer. D.h. ich muß vor dem Turn mindestens eine Reserve der doppelten Windgeschwindigkeit zum Stall Speed haben, damit ich nachher noch in der Luft bleibe.
Aus diesem Grund war es durchaus üblich etwas Höhe zu machen und vor dem Turn wieder in Geschwindigkeit umzusetzen, damit es keine Probleme gibt. Der Motor allein reicht nur für eine bestimmte Geschwindigkeit und man ist sowieso mit Vollgas geflogen. Ich habe selbst erfahrene Piloten runterfallen sehen, weil sie den Effekt oder die Stärke des Windes unterschätzt hatten.

RK

rkopka schrieb:

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Wenn jetzt stärkerer Wind geht, heißt das, daß sich die relative Geschwindigkeit zur Luftmasse beim Wechsel von gegen den Wind zu mit dem Wind in sehr kurzer Zeit um die doppelte Windgeschwindkeit verringert. ...

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Sorry, aber die relative Geschwindigkeit zur Luftmasse ändert sich eben nicht. Ein Strömungsabriss beim Umrunden eines Pylons ist meist auf einen zu großen Höhenruderausschlag zurückzuführen.

Das „Höhe machen“ vor dem Turn diente in erster Linie dazu, um aufgrund der Verringerung der Geschwindigkeit einen engeren Radius fliegen zu können. Wird auch gerne mit dem Wind gemacht, damit man die Strecke gegen den Wind im Bahnneigungsflug zurücklegen kann. Es geht letztendlich nur um schnellere Rundenzeiten.

turbohartl schrieb:

Stehe ich mit dem Segler in einer 100 Km/h Windströmung und ziehe am Höhenruder fällt der Flieger runter.

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Sorry, völlig falsch. Wenn der Wind, gegenüber dem Boden, mit 100km/h bläst und dein Modell gegenüber Boden, in der Luft steht, dann bewegt sich der Flieger immer noch mit 100km/h durch die Luft und wenn du am Höhenruder ziehst, dann wird er diese Geschwindigkeit in Höhe umsetzen. Er wird dabei natürlich langsamer und wird, vom Boden aus betrachtet, rückwärts fliegen.
In der Luft ist der Flieger in einem Inertialsystem. Für viele Menschen ist das zunächst einmal schwer zu verstehen. Bei mir war es nicht anders. Es sind lediglich wir Modellpiloten, die den Bezug zum Boden herstellen, obwohl dieser für das Modell gar nicht existiert. Leider passen viele Modellpiloten die Steuerreaktionen an den Boden an und nicht dem Wind entsprechend. Da kann dann dazu führen, dass, vom am Boden stehenden Betrachter aus gesehen, das Modell, wenn es vom "Gegenwind" in den "Rückenwind" gesteuert wird, man das Modell zu langsam macht und die Strömung abreisst.
Bei einem Flugzeug kommt der Wind IMMER von vorne. Kunstflug, Slip....... u.ä. jetzt mal aussen vor gelassen.
Würde der Wind von hinten kommen, würde der Flieger gar nicht mehr fliegen. Ein Flugzeug kennt keinen Rückenwind oder Gegenwind, das sieht lediglich für den Betrachter am Boden so aus.

Tja, die diversen Sinne und Interpretationen der Eindrücke verwirren Piloten, sei´s an der Funke stehend, oder auch drinne sitzend.
Das Bezugssystem "Erde" gaukelt auch manntragenden (Segelflugpiloten) so einiges vor.

Landungen mit Rückenwind werden hier häufig auch mit zu geringer Fahrt durchgeführt, da man z.B. nach einem Seilriss an der Winde "plus Umkehrkurve" oder was auch immer, man nur noch den angstbehafteten Boden sieht,
und der rauscht dann mit Rückenwind evtl. schnell vorbei, dabei ertappt sich so mancher, immer mehr am HR zu lupfen, da die Landschaft unnatürlich schnell unter einem weg läuft.

Dazu dann noch die Bodenangst in der Kurve: i.d.R. gibt der Pilot hier zu wenig Querruder, und versucht gesunde Querneigung mit dem Seitenruder zu kompensieren .. und schiebt sich massiv in die Kurve (die evtl. schon viel zu langsam)
geflogen wird... meist liegt man dann auf´em Pinsel.

Daher bei einem Startabbruch mit Seitenwind in der Steigflugphase: mit dem Wind raus, erstmal etwas weg vom Platz, und dann gegen den Wind wieder rein, ergibt die stabilsten Fluglagen (durch normale Sinneseindrücke).
Sofern in Windrichtung keine Hindernisse stehen ...

Jürgen Heilig schrieb:

Sorry, aber die relative Geschwindigkeit zur Luftmasse ändert sich eben nicht. Ein Strömungsabriss beim Umrunden eines Pylons ist meist auf einen zu großen Höhenruderausschlag zurückzuführen.

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Natürlich ändert sie sich. Die Luftmasse mit Wind zieht in eine bestimmte Richtung. Wenn ich die Richtung des Modells ändere, dann ändert sich natürlich auch meine relative Geschwindigkeit zur Luftmasse. Was sich nicht so schnell ändern kann, ist die absolute Geschwindigkeit über Grund. Dazu bräuchte man eine zusätzlich Kraft. Die Motorkraft bleibt im Wesentlichen konstant. Der Turn bremst mich ein wenig. Also bleibt auch die absolute Geschwindigkeit recht konstant.

Bei guter Abstimmung gibt es keinen zu großen HR Ausschlag. Wenn ich am Turn voll ziehe darf nichts passieren. Außer ich werde zu langsam (s.o.).

Das „Höhe machen“ vor dem Turn diente in erster Linie dazu, um aufgrund der Verringerung der Geschwindigkeit einen engeren Radius fliegen zu können.

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Nicht bei Pylon400. Da hat man nie verringert. War so schon nicht so schnell. Und jede Höhenänderung kostet. Also hat man das nur gemacht, wenn die Alternative noch schwerwiegender gewesen wäre.

RK

rkopka schrieb:

Natürlich ändert sie sich. Die Luftmasse mit Wind zieht in eine bestimmte Richtung. Wenn ich die Richtung des Modells ändere, dann ändert sich natürlich auch meine relative Geschwindigkeit zur Luftmasse. ...
Bei guter Abstimmung gibt es keinen zu großen HR Ausschlag. Wenn ich am Turn voll ziehe darf nichts passieren. Außer ich werde zu langsam (s.o.).

Nicht bei Pylon400. Da hat man nie verringert. War so schon nicht so schnell. Und jede Höhenänderung kostet. Also hat man das nur gemacht, wenn die Alternative noch schwerwiegender gewesen wäre.

RK

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Natürlich wird das Modell im Kurvenflug etwas langsamer, da man mit mehr Auftrieb fliegt und sich dadurch der Widerstand erhöht. Das ist aber völlig unabhängig davon, ob man bei Wind oder bei Windstille fliegt.

Bei guter Abstimmung sollte man voll ziehen können. Dazu muss aber mit steigender Fluggeschwindigkeit der Ausschlag kleiner werden.

Zur Aussage "Da hat man nie verringert" … ich hatte ja auch "Höhe machen", also genau das Gegenteil.

Neulich bei fast Windstille habe ich mit meinem Parkmaster extrem enge Kreise gerissen, der fing dann aufgrund des
Propellerluftstromes an schlimm zu wackeln - was nun ?? *duckundflücht*

Jürgen Heilig schrieb:

Natürlich wird das Modell im Kurvenflug etwas langsamer, da man mit mehr Auftrieb fliegt und sich dadurch der Widerstand erhöht. Das ist aber völlig unabhängig davon, ob man bei Wind oder bei Windstille fliegt.

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Für die absolute Geschwindigkeit über Grund ist das korrekt. Für den Auftrieb ist aber die relative Geschwindigkeit zum Medium relevant, und die ändert sich deutlich beim Turn.
Extrembeispiel: ich "stehe" bei starkem Wind auf der Stelle mit dem Modell knapp über dem Stall. Dann drehe ich es ohne mehr Gas zu geben in sehr kurzer Zeit um 180° auf mit dem Wind. Abwärts gehts !

Bei guter Abstimmung sollte man voll ziehen können. Dazu muss aber mit steigender Fluggeschwindigkeit der Ausschlag kleiner werden.

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Die Fluggeschwindigkeit ist ziemlich fix vorgegeben. Da muß es gehen. Und Landen konnte man damit auch noch.

Zur Aussage "Da hat man nie verringert" … ich hatte ja auch "Höhe machen", also genau das Gegenteil.

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Höhe machen bei begrenzter Leistung heißt hauptsächlich langsamer werden. Erst nach einiger Zeit auf Höhe hat man wieder die normale Geschwindigkeit und damit einen Energievorteil.

RK

Kreisei

Kreisei

Der Wind weht !

Der Pilot sitzt in seinem Flieger und fliegt ganz stolz einen blitzsauberen Vollkreis
gleiche Geschwindigkeit, gleiche Höhe, gleiche Drehrate = vorschriftsmäßig

Der Beobachter am Boden schaut hinauf und wundert sich, warum der Flieger keinen Kreis sondern ein großes Ei geflogen hat

Beide halten ihre Beobachtung für richtig. Dem Wind ist es egal
Zugegeben eine eher philosophische Betrachtung.

Eine wichtige Frage ist doch auch, ob sich durch die Bewegung der durchflogenen Luft ( Wind), die Gesamtenergie des Luftfahrzeugs ändert ??
Immerhin wird die Flugzeugmasse ja im Windfeld beschleunigt oder verzögert.

Joh

Johannes W. schrieb:

der Flieger keinen Kreis sondern ein großes Ei geflogen hat

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noch nicht mal ein Ei, weil er nicht an derselben Stelle über Grund rauskommt. Er ist dann mit dem Wind abgedriftet.
Oder in einer schrägen Spirale nach oben im Thermikschlauch entschwunden.

Mit den Pylonen kommt aber auch wieder ein erdbasiertes Koordinatensystem ins Spiel.

Und was ich weiter oben schon mal ausdrücken wollte: das Modell ist im Vergleich zur inhomogenen Luftströmung im hügeligen/bebauten/bewaldeten Land recht klein, so dass dort lokal durchaus wechselnde Windrichtungen vorzufinden sind (Turbulenzen), wo dann der Ansatz mit Wind ist egal eben nicht mehr passt.

Grüße Stefan

Irgendwie liegen hier alle ziemlich richtig.
Bewegt ein Luftfahrzeug sich in einer Luftmasse die sich gleichförmig bewegt, hat die Luftbewegung keinen Einfluss auf das Luftfahrzeug. Bei scheinbarer Windstille rast die Luft mit der Erdrotation dahin. Keiner bemerkt die Bewegung.

Sind die Luftströmungen nicht mehr Gleichförmig, reden wir von Wind .....
dem Heisluftballon drückt es die Luft raus,
dem DS-Flieger gibt es den Schub und der erhöht die Geschwindigkeit nicht nur über Grund, sondern vor auch die Geschwindigkeit zur umgebenden Luft. Da wird Energie ausgetauscht.

Sigi

Stefan, hast recht,

nicht mal ein Ei ist ja noch schlimmer, man sollte den Wind verbieten,
ausser an Hängen natürlich

Joh

sigimann schrieb:

Sind die Luftströmungen nicht mehr Gleichförmig, reden wir von Wind .....

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Nööö Sigi, gleichförmig bewegt ist Wind, nicht gleichförmig bewegt ist Turbulenz.
Etwas vereinfacht: bei böigem Wetter sind gleichförmig bewegte Luftpakete unterschiedlicher Geschwindigkeit über Grund als Wind unterwegs, in den Übergangszonen dazwischen herrscht Turbulenz und die ist ungleichförmig.

Gruß,

Uwe.

Im Prinzip ist es ganz einfach:

fliegt man so wie ein "typischer Modellflieger" einen Kreis über einen festen Punkt am Boden, so merkt man sehr wohl einen Unterschied zwischen Windstille und bewegter Luft.

Macht man das gleiche in der bewegten Luft, so wie es manntragende Flieger machen, so merkt man nichts vom Wind, wird aber gegenüber den Boden abgetrieben. In der bewegten Luft ist es aber ein wunderschöner Kreis.

Modellflieger möchten aber immer oder meist zu ihrem Bezugssystem Erde steuern und so kämpfen sie mit dem Wind.

rkopka schrieb:

Für die absolute Geschwindigkeit über Grund ist das korrekt. Für den Auftrieb ist aber die relative Geschwindigkeit zum Medium relevant, und die ändert sich deutlich beim Turn.
Extrembeispiel: ich "stehe" bei starkem Wind auf der Stelle mit dem Modell knapp über dem Stall. Dann drehe ich es ohne mehr Gas zu geben in sehr kurzer Zeit um 180° auf mit dem Wind. Abwärts gehts !
...

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Die relative Geschwindigkeit zum Medium (Luft) ändert sich auch beim Turn nicht anders als bei Windstille oder bei bewegtem Medium. Wenn Du es nicht glaubst, einfach 'mal ein Staurohr am Modell montieren und die Relativgeschwindigkeit zum Medium anzeigen lassen. Klar geht es in deinem Beispiel abwärts. Dein Modell fliegt bei der Kurve in Schräglage und hat nun nicht nur weniger Auftrieb, sondern auch noch mehr Luftwiderstand. Sobald die Kurve beendet ist, wird es - ohne mehr Gas zu geben - weiterhin die Höhe halten.

rkopka schrieb:

…
Die Fluggeschwindigkeit ist ziemlich fix vorgegeben. Da muß es gehen. Und Landen konnte man damit auch noch.
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Wenn die Fluggeschwindigkeit beim Umrunden des Pylonkurses nicht erheblich höher als die Landegeschwindigkeit ist, dann stimmt da was gewaltig an der Auslegung nicht.

rkopka schrieb:

...

Höhe machen bei begrenzter Leistung heißt hauptsächlich langsamer werden. Erst nach einiger Zeit auf Höhe hat man wieder die normale Geschwindigkeit und damit einen Energievorteil.
...

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Selbstverständlich wird man beim "Höhe machen" etwas langsamer. Das ist gewollt, da man dadurch einen engeren Radius um den Pylon fliegen kann und die Zeit, die man mit dem Wind verliert, gegen den Wind wieder mehr als wett macht.

Ein einfaches "Gedankenexperiment" sollte da bereits ausreichen um den Vorteil zu erkennen:

1. Ein Flugmodell durchfliegt mit einer Geschwindigkeit von 20m/s eine Strecke von 100m in 5s. Bei Windstille klappt das in beide Richtungen gleich gut und für Hin- und Rückweg werden zusammen 10s benötigt.

2. Nun bläst der Wind mit 10m/s längs der Strecke. Gegen den Wind kommt das Modell jetzt nur noch mit 10m/s (relativ zum Boden) vorwärts und benötigt für die Strecke von 100m bereits 10s. Mit dem Wind geht es nun zwar mit 30m/s (relativ zum Boden) voran, aber trotzdem sind weitere ca. 3,3s für den Rückweg erforderlich. Für Hin- und Rückweg werden jetzt ca. 13,3s benötigt.

3. Statt die vollen 20m/s auf der Strecke mit dem Wind zu nutzen, machen wir stattdessen Höhe und verringern dadurch den Horizontalanteil der Fluggeschwindigkeit um 5m/s. Für die 100m Strecke mit dem Wind werden jetzt 100m/25m/s = 4s benötigt. Gegen den Wind fliegen wir jetzt im Bahnneigungsflug und erhöhen den Horizontalanteil der Fluggeschwindigkeit um 5m/s. Die Strecke gegen den Wind kann dadurch mit 15m/s in ca. 6,7s durchflogen werden. Für Hin- und Rückweg werden jetzt ca. 10,7s benötigt.