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

[UweH]

Hallo Dieter, bist Du auch Modellflieger oder nur Physiker?
Ich frage weil Du Beobachtungen die jeder flitschende Modellflieger in der Praxis macht in Frage stellst.

Solange das Modellflugzeug an der bodengebundenen Flitsche hängt überlagern sich die Randbedingungen der Initialsysteme Luft und Boden, was grundlegende Folgen auf die Energie hat die der Flieger nach dem aushängen beim Übergang der überlagerten Systeme in das Initialsystem Luft mit nimmt.
Das ganze beginnt damit dass der Pilot eine zusätzliche Kraft aufbringen muss um vor dem los lassen die auf das Modell wirkende Windkraft zu kompensieren und potenzielle Energie 0 im Initialsystem Boden beizubehalten ohne dass ihm der Flieger aus der Hand gerissen wird.
Diese Kraft kann in den fiktiven Beispielen (200 km/h ?!) die hier genannt wurden sehr groß sein, das weiß jeder der schon mal Handstarts von größeren Modellen bei Sturm gemacht hat.

Bei der Frage wie diese Kraft in die Gesamtbetrachtung eingeht hast Du nach meinem Eindruck einen Vorzeichenfehler drin.

Gruß,

Uwe.

 

[pylonrazor]

Grundsystem oder Luftsystem

Grundsystem oder Luftsystem

Eines vorweg: ich finde diese Diskussion höchst interessant und glaube tatsächlich schon etwas gelernt zu haben.

Natürlich treffen hier verschiedene Glaubensrichtungen, Ausbildungsstadien, Fachrichtungen, Naturgesetze und persönliche Erfahrungen aufeinander. Das führt zwangsläufig zu Spannungen. Bleibt doch bitte einigermaßen fair und höflich, dann haben wir alle etwas davon. Vielleicht kommen wir der Lösung näher wenn wir andere Beispiele verwenden.

Die "Übergabe" des Fliegers beim Flitschen vom Grund- ins Luftsystem passiert doch nicht erst in dem Moment des Ausklinkens. Das ist der Abschluss des Übergabeprozesses. Der Beginn der Übergabe findet schon früher statt. Bei Windstille ist das der Moment des Auslösens. Abgestützt am Boden drückt das Gummi die gespeicherte Energie in den Flieger. Soweit ist das einfach zu verstehen.
Jetzt kommt kräftiger Wind auf! 50km/h.
Vom Grundsystem (auf dem wir stehen) aus betrachtet ändert sich nichts. Das Luftsystem hat sich nun aber erheblich verändert. Von der Luft aus betrachtet bewegt sich nun die Flitsche, der Flieger und der Pilot schon vor dem Auslösen mit 50 km/h entgegen der Luft. Da genau ist die geheimnisvolle Extraenergie im Gegenwind versteckt!

Ein ähnliches Denkmodell wäre: die Flitsche auf einem Wagen zu montieren. Jetzt haben wir wieder Windstille. Fährt der Wagen mit 50km/h in Flitschrichtung und es wird ausgelöst haben wir zusätzlich zur Flitschenpower noch den FahrtWIND. So und jetzt lassen wir den Wagen beim Flitschen mal in Gegenrichtung fahren => 50km/h Rückenwind. Ein großer Teil der Flitschenenergie wird vom RückenFahrtwind geschluckt.

Trotzdem habe ich noch ein Problem, das ich verstehen möchte:
wenn ich bei Starkwind 50km/h mit einem durchschnittlichen Motorflieger meine Platzovale fliege fällt folgendes auf: gegen den Wind fliege ich mit 30km/h über Grund in 20sec über den Platz - dann Kurve - zurück geht es mit 130km/h GS in 5sec über den Platz. Soweit klar - kennen wir alle.
Am Ende des Platzes fliege ich in beiden Fällen z.B. eine 180° Linkskurve. Kurve ich vom Gegen- in den Rückenwind, muss ich das ganz vorsichtig machen, damit der Flieger Fahrt über Grund aufnehmen kann nicht herunterfällt. Die Gegenkurve dagegen kann ich ruppig gerissen in einem Bruchteil der Zeit ausführen - Kiste herumreißen und in den Wind stellen.
Warum also nun dieser Unterschied, wenn in der Luft nur das aerodynamische Luftsystem wichtig ist?

Beste Grüße
Andreas

 

[MarkusN]

Jetzt frage ich mich, was passiert mit der kinetischen Energie die aus dem Gummi kam, wenn in Windrichtung gestartet wird, wohin verschwindet die plötzlich? Und ich möchte das in "meinem" Inertialsystem (dem Boden) erklärt bekommen.

Umgekehrt wird ein Schuh draus. Egal ob Du willst oder nicht, das Flugzeug muss im Inertialsystem Wind fliegen. Und weil der Wind sich gegenüber dem Boden bewegt, muss es sich, vom Boden kommend, ins Windsystem erst "einkaufen". Wenn der Wind relativ zum Boden schon mit + 100 km/h bläst dann hat er diesen energetischen Vorsprung. Den musst Du dem Flugzeug erst mitgeben, bevor es überhaupt mitspielen darf. Der Energiesatz ist häufig trickreich, weil für seine korrekte Anwendung sichergestellt sein muss, dass SÄMTLICHE beteiligten Komponenten in die Betrachtung einfliessen. Ich kann nicht den Finger drauflegen, aber es ist (aus praktischen Überlegungen) offensichtlich, dass Du in Deiner Betrachtung im Bodensystem etwas vernachlässigst, was nicht vernachlässigt werden darf.

Also nochmals meine Behauptung:
Die Energie aus der Flitsche m*v²/2 (v gegenüber dem Boden) kann prinzipiell in alle Richtungen (ob mit, gegen oder quer zum Wind) in Höhe umgesetzt werden.

Und das ist falsch, jedenfalls wenn Du zum Umlenken nur das Medium Luft zur Verfügung hast. Bau ans Ende der Beschleunigungsstrecke eine bodenfeste Umlenkschiene mit einem Radius, dann geht das; Du kannst das Flugzeug hochwerfen. Aber wie die Extrembetrachtung V=Vwind zeigt, geht es im Windsystem nicht. Auch wenn das Flugzeug schneller ist als der Wind und ich Reserven habe, um bis in die Vertikale zu kommen: Um mit dem Wind senkrecht zu steigen, muss es die Windgeschwindigkeit als Horizontalkomponente beibehalten dieser energetische Anteil geht an der Vertikalgeschwindigkeit verloren. Und willst Du relativ zum Boden vertikal steigen, muss die Umlenkung im Windsystem grösser als 90° sein und Dein Steigflug erfolgt gegen den Wind; Du verlierst die Energie dort.

 

[MarkusN]

Trotzdem habe ich noch ein Problem, das ich verstehen möchte:
wenn ich bei Starkwind 50km/h mit einem durchschnittlichen Motorflieger meine Platzovale fliege fällt folgendes auf: gegen den Wind fliege ich mit 30km/h über Grund in 20sec über den Platz - dann Kurve - zurück geht es mit 130km/h GS in 5sec über den Platz. Soweit klar - kennen wir alle.
Am Ende des Platzes fliege ich in beiden Fällen z.B. eine 180° Linkskurve. Kurve ich vom Gegen- in den Rückenwind, muss ich das ganz vorsichtig machen, damit der Flieger Fahrt über Grund aufnehmen kann nicht herunterfällt. Die Gegenkurve dagegen kann ich ruppig gerissen in einem Bruchteil der Zeit ausführen - Kiste herumreißen und in den Wind stellen.
Warum also nun dieser Unterschied, wenn in der Luft nur das aerodynamische Luftsystem wichtig ist?

Du musst nicht vorsichtiger fliegen beim Einkurven in den Rückenwind, nur gleich (mit den gleichen Ruderausschlägen). Weil wir als bodenfeste Piloten die Tendenz haben, bodenfeste Bögen zu fliegen, braucht das Überwindung. Du siehst vom Boden aus nämlich eine Kurve, die gegen den Wind sehr eng anfängt, und mit dem Wind dann plötzlich sehr weit wird; der Flieger schiesst an Dir vorbei. Und in dieser Situation kommt der bodenfeste Pilot in Versuchung, wenn die Schleifenbahn sich weitet, enger zu ziehen, um den Bodenradius gleich zu halten. Wenn Du Zeit für die Vorgänge objektiv misst, wirst Du feststellen, dass sie gleich ist. (Wenn Du nicht schon auf der Gerade intuitiv die Windgeschwindigkeit ein Stück weit kompensiert hast.) Gegen den Wind haben wir die Tendenz, die Nase unten zu halten, um gegen den Wind anzukommen. Das steht beim Einleiten der Kurve dann als Reserve zur verfügung. Umgekehrt merkt man mit dem Wind nicht, wenn man die Kiste schon gefährlich nahe am Abriss geradeaus fliegt, entsprechend eirig hängt der Flieger dann beim Einleiten der Kurve in der Luft.

 

[Sebastian St.]

3) die kinetische Energie (Bewegungsenergie) des Flugzeugs vor dem Start (können wir im Bodensystem auch gleich 0 setzten).

Und genau da liegt dein Denkfehler , du hast zwar Recht ,das gegenüber dem Grund 0 kinetische Energie vorhanden ist , was uns aber eigentlich nicht interessiert da wir nicht im Grund fliegen , aber in der Luft , in der wir fliegen , ist kinetische die Energie vorhanden !

Und wenn die Geschwindigkeit über Grund irgendeinen Einfluß auf den Flug hätte ,müßte sich ja der Flug einer Fliege in einem Airliner wesentlich unterscheiden ob er am Boden steht oder mit fast 1000 km/h unterwegs ist . Ersetz die Flitsche einfach gegen einen entsprechenden Antrieb , dann kannst du ( in Gedanken ) den Grund imMoment des Loslassens völlig ausblenden

 

[Claus Eckert]

Hallo pylonrazor

Bei der Platzrunde mit einem Motorflugzeug hilft es sich vorzustellen wie das aus Sicht des Piloten eines personentragenden Flugzeug ist.
Da gilt genau so als Parameter die Geschwindigkeit in der Luftmasse. D.h. wenn ich die Platzrunde mit z.B. 100km/h fliege, ist meine Aufgabe die Geschwindigkeit in allen Teilen der Platzrunde auf 100km/h zu halten.
Bei gleichbleibender Höhe bedeutet das natürlich regulieren der Geschwindigkeit mit dem Höhenruder, Ausgleich von Steigen und Sinken (Höhe halten) mit der Motordrehzahl. Je nach Windgeschwindigkeit und Flugzeugtyp ist der Pilot da gut gefordert.

 

[Steffen]

Ich bewundere euch, dass ihr diese Diskussionen immer wieder führt

Ich gebe spätestens nach der ersten Replik auf...


...ausser vielleicht es sind meine Flugschüler

 

[Goofy68]

Ich finde es sehr erfrischend, wenn nicht sogar erheiternd, dass man seitenweise über physikalische Theorien diskutieren kann, die man in einem denkbar simplen Versuch überprüfen könnte:

Wenn ich nicht völlig falsch liege, dann sollte es dem Flieger egal sein, auf welche Art er gestartet wird, die physikalischen Gesetze gelten ja immer. Also könnte man doch den Flitschengummi ganz einfach durch die Hand eines Werfers ersetzen. Diese Versuchsanordnung hätte den Vorteil, dass ein gewisser "Lupeneffekt" entsteht, weil sich die Größen der Parameter zueinander verschieben.

Erster Versuch: Der Werfer startet das Modell gegen den Wind.
Zweiter Versuch: Der Werfer startet das Modell mit dem Wind.

Schon vor über 40 Jahren haben wir auf einer nahegelegenen Wiese mit unseren "Kleinen Uhu`s" herausgefunden, dass es keinen Sinn macht ein Flugmodell mit dem Wind zu starten, wenn man möglichst hoch werfen und einen weiten Flug erzielen will .

Viele Grüße
Elmar

 

[GeorgR]

Elmar, Du solltest Dich hier erst einmal einlesen.

 

[GeorgR]

@pylonrazor

Am Ende des Platzes fliege ich in beiden Fällen z.B. eine 180° Linkskurve. Kurve ich vom Gegen- in den Rückenwind, muss ich das ganz vorsichtig machen, damit der Flieger Fahrt über Grund aufnehmen kann nicht herunterfällt. Die Gegenkurve dagegen kann ich ruppig gerissen in einem Bruchteil der Zeit ausführen - Kiste herumreißen und in den Wind stellen.
Warum also nun dieser Unterschied, wenn in der Luft nur das aerodynamische Luftsystem wichtig ist?

Hallo Andreas,

Du hast recht. Ich staune immer wieder über die Antworten, die MarkusN von sich gibt.
Dein Flieger hat ein Eigengewicht (Masse), das erst einmal während des 180° Bogens auf die 130 km/h GS kommen muss.
Nur dann ist die true Airspeed wieder so hoch, wie im Flug gegen den Wind.
Wäre die Masse = 0, dann hätte Markus recht, aber so ist es nicht.

Als Pilot manntragender Flieger müsste Markus (und auch Claus) wissen, dass jeder Flugschüler lernt, bei Starts mit Seitenwind
beim Einkurven in den Lee-Querabflug vorsichtig zu sein, weil die Rückenwindkomponente zu Wirkung kommt.
Es gab und gibt immer wieder Abstürze nach dem Start, weil das Flugzeug aufgrund dieser Situation über die Fläche abgeschmiert ist.

 

[washout]

Moin, vielleicht grafische Vektoradditionen einbeziehen? Gruss Dietmar

 

[UweH]

Als Pilot manntragender Flieger müsste Markus (und auch Claus) wissen, dass jeder Flugschüler lernt, bei Starts mit Seitenwind
beim Einkurven in den Lee-Querabflug vorsichtig zu sein, weil die Rückenwindkomponente zu Wirkung kommt.
Es gab und gibt immer wieder Abstürze nach dem Start, weil das Flugzeug aufgrund dieser Situation über die Fläche abgeschmiert ist.

Um den Absturz nach Strömungsabriss in der Rückenwindkurve zu erklären braucht es keine extremen Annahmen, ebensowenig wie bei jedem anderen Strömungsabriss.

Fällt der Flieger nach einem Strömungsabriss runter, dann ist der Pilot zu langsam geflogen, ferdisch, ungeschminkt und ganz einfach.

Nicht der Wind und nicht der stehende Motor oder irgendwelche verzögerten oder fehlenden Beschleunigungen oder Energien sind daran schuld, sondern einzig die Schwerkraft und der Pilot der die Fluggeschwindigkeit nach dem Bezugssystem Boden steuert auf dem er unbeweglich steht, statt nach dem Bezugssystem bewegte Luftmasse durch die sich das abstürzende Flugzeug bewegte.

Das gilt auch für Piloten die selber drin sitzen und in Bodennähe nach Bodenbezug fliegen statt nach Fahrtmesser und Gehör.

Gruß,

Uwe.

 

[turbo-enzo]

@pylonrazor



Hallo Andreas,

Du hast recht. Ich staune immer wieder über die Antworten, die MarkusN von sich gibt.
Dein Flieger hat ein Eigengewicht (Masse), das erst einmal während des 180° Bogens auf die 130 km/h GS kommen muss.
Nur dann ist die true Airspeed wieder so hoch, wie im Flug gegen den Wind.
Wäre die Masse = 0, dann hätte Markus recht, aber so ist es nicht.

Als Pilot manntragender Flieger müsste Markus (und auch Claus) wissen, dass jeder Flugschüler lernt, bei Starts mit Seitenwind
beim Einkurven in den Lee-Querabflug vorsichtig zu sein, weil die Rückenwindkomponente zu Wirkung kommt.
Es gab und gibt immer wieder Abstürze nach dem Start, weil das Flugzeug aufgrund dieser Situation über die Fläche abgeschmiert ist.

Dekoriere Deinen Wohnzimmertisch mit kleinen Männchen, Bäumen und Häuschen und Kühen. Das ist jetzt der Boden.

Szenario 1:

Nimm einen kleinen Spielzeugflieger von Revell und fliege damit Kreise überm Wohnzimmertisch. Es ist windstill.

Szenario 2:

Bitte Deine Frau, während Du die Kreischen drehst, den Wohnzimmertisch wegzuziehen. Für die Männchen und die Kühe auf dem Tisch weht jetzt also Wind.
Interessiert das Deinen Flieger beim gleichförmigen Kreisen im geringsten?


Und die Gefahr nach dem Start beim Abflug liegt oft darin, dass die Piloten mit Bodenreferenz ihre Kurve steuern, den Windversatz dabei ausgleichen wollen, die Schräglage unbewusst erhöhen und damit den Flieger stallen.
Dazu kommt ggf. noch, dass im Steigflug wegen der Bodenreibungsschicht der Wind zunimmt. Dadurch steigt tatsächlich eine evtl. Rückenwindkomponente. Dann verliert man Airspeed. Aber nicht beim Kurven im gleichförmigen Wind.

 

[Claus Eckert]

Lieber Georg

Was soll ich da noch antworten?
Ich spare mir das und genieße jetzt meinen einzigen freien Tag in zwei Wochen...

 

[hänschen]

... jeder Flugschüler lernt, bei Starts mit Seitenwind
beim Einkurven in den Lee-Querabflug vorsichtig zu sein, weil die Rückenwindkomponente zu Wirkung kommt.
Es gab und gibt immer wieder Abstürze nach dem Start, weil das Flugzeug aufgrund dieser Situation über die Fläche abgeschmiert ist.

Ich bin auch ein paar Jahre geflogen, davon habe ich nichts gehört.
Im Segelflug fliegt man nach Faden und Horizont, wenn beides stimmt, schmierst du nicht ab, im Motorflug orientiert man sich beim Kurven ebenso am Horizont. Mit etwas Übung braucht es zum sauberen Fliegen nicht mal Instrumente.

 

[Steffen]

Als Pilot manntragender Flieger müsste Markus (und auch Claus) wissen, dass jeder Flugschüler lernt, bei Starts mit Seitenwind
beim Einkurven in den Lee-Querabflug vorsichtig zu sein, weil die Rückenwindkomponente zu Wirkung kommt.
Es gab und gibt immer wieder Abstürze nach dem Start, weil das Flugzeug aufgrund dieser Situation über die Fläche abgeschmiert ist.

Heuuullll...

Georg, wenn Du keine Ahnung hast, dann solltest Du einfach aufhören.

Du vermischst Effekte der Scherung mit Rückenwindfragen.

und das ist FALSCH!

Ich staune immer wieder über die Antworten, die MarkusN von sich gibt.

ich staune immer wieder darüber, dass Leute nicht erkennen, dass Markus es wirklich ziemlich genau weiss und ziemlich gut erläutert.

aber schiess Du Deine Flieger ruhig mit Rückenwind ab, weil sie dann mehr kinetische Energie gegenüber dem Boden haben (womit Du ja sogar Recht hast) und erfreue Dich daran, dass der Einschlag im Interialsystem Erde mit mehr Energie stattfindet.

Wir starten solange gegen den Wind, erreichen größere Höhen und freuen uns an der längeren Flugzeit.

Tschühüüs.

Ich schlage nächste Woche mal vor die Winde für Rückenwind aufzubauen, weil wir dann ja beim Schlepp viel schneller sind. Die Gesichter werden bestimmt super sein

 

[Steffen]

Ich bin auch ein paar Jahre geflogen, davon habe ich nichts gehört.

Och, man kann davon hören, wenn man nicht gut zuhört.
Eindrehen in den Rückenwind in der Queranflugkurve hat ja ein paar Probleme:

• Geringe Höhe bei großer GS: Bäume schnell
• Bäume groß
• unwillkürliches langsamerfliegen
• Kurve mit verringerter Querneigung wegen Bäume groß
• Kurve mit zuviel Seitenruder wegen 'Will ja rumkommen'

=> Schmierkurve, Stall, Autschn

Mit "in den Rückenwind Kurven und deswegen langsamer werden" hat das nur eben gar nichts zu tun.

 

[Steffen]

Was soll ich da noch antworten?

Ich denke, ein Asterix-Zitat passt...

(ja, dass wird Georg jetzt auch arrogant finden, aber wenn man so extensiv einer ganzen Horde Flugmechaniker, Fluglehrer, Ingenieure widerspricht, bleibt nichts anderes übrig)

 

[mattersburger]

Aber hartnäckig iss er

Schad um das viele Flugzeug bei seinen Rückenwindstarts.

 

[airfish27]

Das alles wird Georg nicht überzeugen, weil er meint, die Masse müsse dauernd unterschiedlich beschleunigt bzw. verzögert werden. Deshalb dürfte es ihm auch schwer fallen in einem mit konstanter Geschwindigkeit fahrenden Zug gleichmäßige Kreise zulaufen, da er seine Masse ja entweder zusätzlich beschleunigen oder verzögern muss. Mir gelingt das übrigens ganz gut. Bin halt ein Leichtgewicht.