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Modellflieger und der Wind

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.
...
Darum ist auch das Fliegen einer geraden Linie bei Querwind bzw. eines perfekt runden Kreises über einem festen Punkt am Boden bei Wind gar nicht so einfach. Soll dabei auch noch die Fluggeschwindigkeit gegenüber einem Betrachter am Boden gleich bleiben, muss mit allen Rudern gearbeitet und auch die Leistung des Antriebs entsprechend geregelt werden.
 

micbu

User
Wenn ich die Richtung des Modells ändere, dann ändert sich natürlich auch meine relative Geschwindigkeit zur Luftmasse.
Nein, genau das passiert eben nicht. Wenn sich die relative Geschwindigkeit zur Luftmasse ändert, dann hast du diese Veränderung aktiv gesteuert. Ein kreisendes Flugzeug wird immer die gleiche Geschwindigkeit in der Luft haben. Das Flugzeug wird zusammen mit der Luftmasse versetzt werden, aber die Relativgeschwindigkeit ändert sich nicht.

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 !
Das würde auch passieren wenn du mit derselben Relativgeschwindigkeit, also knapp über Stall, in Windrichtung fliegen würdest und dann in kurzer Zeit um 180° gegen den Wind drehen würdest. Kurz über Stall hast du halt keine Reserve mehr. Du leitest eine Kurve ein und erhöhst somit den Anstellwinkel des Profils gegenüber der Luft. Du hast also mehr Widerstand und benötigst eigentlich mehr Geschwindigkeit. Die hast du aber nicht und daher kommt es zu einem Strömungsabriss.


Es ist echt schwer sich das vorzustellen, aber der Wind spielt überhaupt keine Rolle. Etwas anderes ist es wenn Windböen/Turbulenzen dazukommen, denn das stellt dann eine Störung meiner umgebenden Luft dar. Der gleichmäßige Wind ist aber völlig egal.
 

TRX17

User
Etwas anderes ist es wenn Windböen/Turbulenzen dazukommen, denn das stellt dann eine Störung meiner umgebenden Luft dar. Der gleichmäßige Wind ist aber völlig egal.
Ueber Turbulenzen, Thermik etc. wollte ich eigentlich gar nicht diskutieren in diesem Thread. Mir geht es mal um den grundsätzlichen Zusammenhang Modell-Luftströmung, wobei ich keine Probleme damit habe, wenn Kollegen mit ihren eigenen Theorien unterwegs sind. Lediglich in Fachzeitschriften und Foren wünschte ich mir Beiträge, welche mit der Flugphysik vereinbar sind.

Gruss, Walter
 
Es ist echt schwer sich das vorzustellen, aber der Wind spielt überhaupt keine Rolle. Etwas anderes ist es wenn Windböen/Turbulenzen dazukommen, denn das stellt dann eine Störung meiner umgebenden Luft dar. Der gleichmäßige Wind ist aber völlig egal.
Der "gleichmäßsige Wind" ist ja kein Wind, er wird als Windstille wahrgenommen.
Auch und vor allem in der Luft. (Ballonfahrt)
Wind bemerken wir nur an den Grenzflächen der Luftströmungen.

Sigi
 

rkopka

User
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.
Kann ich mal machen, das Teil liegt zu hause. Aber einfach mal ein Extrembeispiel:
Modell fliegt mit 40km/h gegen die Luft, 0km/h gegen Grund. Der Wind geht mit 40km/h. Das Modell fliegt stabil, hat aber keine Impuls gegenüber dem Grund und dem Schwerkraftsystem. Es macht jetzt einen schnellen 180° Turn und fliegt (kein Impuls) weiterhin mit 0km/h gegen Grund aber mit 40km/h Rückenwind ! Habe ich oft genug beim Spielen mit einem Zaggi gesehen. Bei ordentlich Wind (dann machen sie Spaß) kann man sehr schön in der Luft stehen. Aber wenn man jetzt einen Turn machen will, muß man erstmal ordentlich Geschwindigkeit aufbauen, damit man auch in der Luft bleibt.
Ohne Wind mit 40km/h hätte es einen entsprechenden Impuls und würde einfach in die andere oder jede beliebige Richtung fliegen - alles OK.

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.
Solange es (relativ zum Wind) noch genug Geschwindigkeit hat, um in der Luft zu bleiben.

Wenn die Fluggeschwindigkeit beim Umrunden des Pylonkurses nicht erheblich höher als die Landegeschwindigkeit ist, dann stimmt da was gewaltig an der Auslegung nicht. ;)
Sie ist deutlich höher, wenn auch nicht so extrem wie z.B. bei F5D. Ich würde sagen, es ist (dafür) die ideale Auslegung. Ich kann bei Vollgas voll ziehen und beim Landeanflug genug aussteuern. Sicher kann ich bei niedriger Geschwindigkeit keinen Looping mehr fliegen, aber das ist auch nicht nötig. Ich muß nur sicher runterkommen. Das ganze ging auch noch mit einem später eingebauten BL Motor und wesentlich höherer Geschwindigkeit.

Nein, genau das passiert eben nicht. Wenn sich die relative Geschwindigkeit zur Luftmasse ändert, dann hast du diese Veränderung aktiv gesteuert. Ein kreisendes Flugzeug wird immer die gleiche Geschwindigkeit in der Luft haben. Das Flugzeug wird zusammen mit der Luftmasse versetzt werden, aber die Relativgeschwindigkeit ändert sich nicht.
Nur sind wir im Modellflug. D.h. die Flugbahn muß relativ zur Erde konstant bleiben. Natürlich steuere ich die Kurve aktiv.

Das würde auch passieren wenn du mit derselben Relativgeschwindigkeit, also knapp über Stall, in Windrichtung fliegen würdest und dann in kurzer Zeit um 180° gegen den Wind drehen würdest. Kurz über Stall hast du halt keine Reserve mehr. Du leitest eine Kurve ein und erhöhst somit den Anstellwinkel des Profils gegenüber der Luft. Du hast also mehr Widerstand und benötigst eigentlich mehr Geschwindigkeit. Die hast du aber nicht und daher kommt es zu einem Strömungsabriss.
Allerdings habe ich beim Flug mit dem Wind einen Impuls gegen Grund. Der bleibt erhalten. Wenn ich gegen den Wind drehe, verliere ich etwas davon im Turn, kann aber das meiste mitnehmen (siehe Streckenflug bei F5B u.a.). Und das ist dann gegen den Wind gerichtet, womit ich eine höhere relative Geschwindigkeit zum Wind habe.

Es ist echt schwer sich das vorzustellen, aber der Wind spielt überhaupt keine Rolle. Etwas anderes ist es wenn Windböen/Turbulenzen dazukommen, denn das stellt dann eine Störung meiner umgebenden Luft dar. Der gleichmäßige Wind ist aber völlig egal.
Es spielt keine Rolle, solange man sich frei im Medium bewegt. Sobald du aber bezogen auf den Grund fliegst, sieht es anders aus.

RK
 

miata

User
Ganz simple Antwort:

Massenträgheit!

Bei zb 100kmh Luftgeschwindigkeit hebt der Motorflieger im Stand ab und steht in der Luft.

Mach ich da ne 180° Kurve muß er mal eben von 0 auf 200kmh (Groundspeed) beschleunigen....

Na, klingelts... ;)
 

micbu

User
Es spielt keine Rolle, solange man sich frei im Medium bewegt. Sobald du aber bezogen auf den Grund fliegst, sieht es anders aus.
Ein Flugzeug fliegt aber nun einmal nicht bezogen auf den Grund. Ein Modellpilot versucht lediglich einen Bezug herzustellen, den es nicht gibt. Unser Gehirn ist anders programmiert, daher fällt es schwer, sich von diesem falschen Gedanken zu lösen. Mir ging es nicht anders.




Mach ich da ne 180° Kurve muß er mal eben von 0 auf 200kmh (Groundspeed) beschleunigen....

Na, klingelts... ;)
Das Flugzeug fliegt also geradeaus "gegen" den Wind mit 100km/h. Gegenüber Boden also 0km/h. Dann fliegt es eine 180° Kurve. Es fliegt dann "mit dem Wind" aber immer noch mit 100km/h mit dem Wind von vorne. Gegenüber Boden dann halt mit 200km/h. Klingelt es jetzt bei dir? Oder womit hast du ein Problem? Ein Flugzeug hat, im Flug IMMER den "Wind von vorne". Um bei deinem Beispiel zu bleiben. Beim Einleiten der Kurve wird das Flugzeug, gegenüber dem Boden, bescheunigt. Aber das spielt überhaupt keine Rolle, denn der Boden ist kein Bezug für das Flugzeug. Das Flugzeug fliegt, völlig unbeeindruckt vom Boden, seine Kurve.
Das Flugzeug muss nicht auf 200km/h Groundspeed beschleunigen, das ist lediglich die Wahrnehmung eines Beobachters am Boden. Aber dieser Beobachter und dessen Wahrnehmung spielen keine Rolle für das Flugzeug. Es bleibt bei seinen 100km/h Geschwindigkeit gegenüber Wind. Daran ändert sich nichts. Völlig egal wie stark der Wind bläst.
 
Statt den Wind über dem Boden zu betrachten, kann man sich auch vorstellen, dass es windstill ist und der Boden sich unter dem Flugzeug wegbewegt. Alles ist relativ. Dann ist es einfacher einzusehen, dass der Flieger hindrehen kann, wo er will. Die Airspeed bleibt gleich.
Massenträgheit spielt keine Rolle.

Erst, wenn sich der Wind ändert (z.B. eine Böe), dann verliert oder gewinnt der Flieger Airspeed durch seine Massenträgheit. Die Luft ist sein Referenzsystem- nicht der Boden.

Du kannst ja auch auf der Wiese im Kreis laufen und beschleunigst nicht oder bremst ab. Aus dem Weltraum betrachtet, läufst Du nach Osten aber schneller und nach Westen langsamer.

Und erst, wenn die Erddrehung schneller oder langsamer wird, haut es Dich aufgrund Deiner Massenträgheit auf die Nase.

Wer das nicht glaubt, setze sich bei Wind ins Flugzeug und fliege Kreise in der Luft, ohne auf den Boden zu gucken.


Der Strömungsabriß beim Drehen in den „Rückenwind“ entsteht durch das Steuern über Grund als Referenz. Die Schräglage wird erhöht, dadurch steigen Lastvielfaches und die Abrißgeschwindigkeit.


Dieses Thema wurde bereits in zig Threads durchgekaut. Alle Jahre wieder...
 

cord

User
Masse und Beschleunigung sind also für Flugmodelle nicht relevant! Hier sind ja richtige Physik-Koryphäen unterwegs, ich bin begeistert.

Gruß
Cord
 

micbu

User
turbo-enzo hat das nur etwas komisch ausgedrückt, aber och denke, dass jeder weiss was er gemeint hat.
 
turbo-enzo hat das nur etwas komisch ausgedrückt, aber och denke, dass jeder weiss was er gemeint hat.
Ich formuliere es mal anders: Wind ist eine Relativbewegung zwischen Luftmasse und Erdoberfläche.

Ein Flugzeug dreht gleichförmige Kreise in einer stillstehenden Luftmasse. Der Pilot schaut nur auf seine Instrumente und die Fluggeschwindigkeitsanzeige. Diese bleibt während der ganzen Kreise natürlich konstant bei 100km/h. Das Flugzeug erfährt keinerlei horizontale Beschleunigung. Nur das erhöhte Lastvielfache im Kurvenflug mit konstanter Schräglage drückt den Piloten während der Kreise sanft in seinen Sitz.

Unter dieser stillstehenden Luftmasse bewegt sich die Erdoberfläche beispielsweise mit 50km/h von Ost nach West. Im Flugzeug ist davon nichts zu bemerken.

Für den Beobachter am Boden hingegen weht ein Westwind mit 50 km/h und das Flugzeug beschleunigt scheinbar (!) im „Rückenwind“ und verzögert scheinbar (!) im „Gegenwind“ beim gleichförmigen Kreisen. Gleichzeitig bewegt es sich spiralförmig nach Osten.

Das Flugzeug erfährt aber keinerlei horizontale Beschleunigung. Nur die Anzeige der Groundspeed variiert je nach Position im Kreis zwischen 50km/h und 150 km/h. Und beim Blick aus dem Fenster Richtung Boden fällt dem Piloten auf einmal auf, dass der Boden mal schneller, mal langsamer unter ihm hindurchzieht und dass er mit jedem Vollkreis weiter nach Osten versetzt wird.

Jetzt auf einmal möchte der Pilot den Kreis über dem Boden rund fliegen, muss dadurch beim Abdriften Richtung Osten („der Boden rauscht unter mir durch, ich muss auch zu schnell sein“) die Schräglage erhöhen, erhöht das Lastvielfache, wird etwas fester in seinen Sitz gedrückt und unterschreitet die für die stärkere Schräglage nun erforderliche höhere Mindestfahrt. Da kommt der Strömungsabriß.


—————————-


Solange der Wind konstant weht, ändert sich die Airspeed nicht, egal wohin man kurvt. Die Massenträgheit des Flugzeugs (egal, ob Boeing oder Amigo 2) kommt erst ins Spiel bei einer Änderung der Windrichtung und/ oder -geschwindigkeit. In diesem Moment ändert sich das Bezugssystem und man verliert oder gewinnt Airspeed. Beispiele: Böen, Windscherungen (Dynamic soaring) oder Windgradienten durch Bodenreibung:

Klassiker: Start gegen den Wind bei 10km/h Bodenwind. Nach dem Start Abdrehen in den Querabflug und im weiteren Steigflug Eindrehen in den Gegenanflug. Mit zunehmender Höhe nimmt der Wind auf beispielsweise 40km/h zu beim Durchsteigen der Bodenreibungsschicht. Dadurch nimmt dann der Rückenwind zu und man verliert Airspeed, wenn man nicht aufpasst und die Steigrate etwas verringert, um die Geschwindigkeit zu halten. Das kommt dann aber durch eine Änderung des Bezugssystems, sprich: Zunahme der Windgeschwindigkeit mit der Höhe.
Zusätzlich kann man durch das Verdriften über dem Boden dazu verleitet werden, die Kurven-Schräglage in dieser Situation auch noch zu erhöhen. Eine denkbar schlechte Kombination.
 
prima erklärt!

prima erklärt!

Ich nehm mir aber trotzdem noch ein bisschen Popcorn und harre der Kommentare die da noch kommen werden :D
 
Landung bei Seitenwind

Landung bei Seitenwind

Wind ist die relative Bewegung zwischen Boden und Luftmasse.

Ein Flugzeug fliegt Richtung Westen in ruhender Luft auf die Landebahn zu. Das Flugzeug wird von vorne angeströmt, der Faden auf der Cockpitscheibe zeigt genau nach hinten. Leider bewegt sich die Landebahn beim Blick aus dem Cockpit dabei immer weiter nach rechts, da der Boden sich heute mal unverschämter Weise mit 20 km/h von Süd nach Nord bewegt. Also dreht der Pilot nach rechts und steuert etwas in nordwestliche Richtung. Das Flugzeug wird weiterhin von vorne angeströmt, der Faden auf der Cockpitscheibe zeigt genau nach hinten.
Beim Blick aus dem Fenster liegt die Landebahn schräg links voraus und kommt immer näher. Das Flugzeug erreicht die Landebahn, der Faden zeigt immer noch genau nach hinten. Es setzt gegenüber der Landebahnrichtung leicht nach rechts zeigend auf, wird beim Bodenkontakt mehr oder weniger ruppig nach links ausgerichtet, der Faden zeigt nach links hinten, die Anströmung ist jetzt schräg von vorne rechts. Mit Seitenruder links wird das Drehen nach rechts in den Wind verhindert.
Das Flugzeug rollt aus, der Faden wandert mit abnehmender Geschwindigkeit immer mehr nach links, bis er schließlich bei Stillstand genau 90 Grad nach links zeigt. Der Pilot steigt aus. Es weht Seitenwind aus Nord mit 20km/h.

Andere Möglichkeit: Der Pilot fliegt genau nach Westen auf die Landebahn zu. Um ein Auswandern nach Norden der Landebahn auszugleichen, hält er mit Seitenruderausschlag nach links die Längsachse genau in Landebahnrichtung ausgerichtet und neigt das Flugzeug mit Querruder nach rechts. Das Flugzeug wird in den Sideslip gezwungen. Der rechte Flügel hängt nun nach unten, das Flugzeug wird von vorne rechts angeströmt, der Faden zeigt nach hinten links, da sich das Flugzeug nun auch wieder in leicht nordwestliche Richtung bewegt.
Das Flugzeug liegt schräg in der Luft, beim Blick aus dem Fenster liegt die Landebahn genau voraus und kommt immer näher. Der Faden zeigt nach hinten links.
Es setzt mit nach rechts hängendem Flügel mit dem rechten Hauptfahrwerk zuerst auf, die Nase genau in Landebahnrichtung ausgerichtet. Kippt dann nach links aufs linke Hauptfahrwerk, rollt mit Seitenruder links aus und bleibt stehen, der Faden zeigt wieder genau nach links.
Es weht Wind aus N mit 20 km/h.
 

rkopka

User
Ein Flugzeug fliegt aber nun einmal nicht bezogen auf den Grund. Ein Modellpilot versucht lediglich einen Bezug herzustellen, den es nicht gibt. Unser Gehirn ist anders programmiert, daher fällt es schwer, sich von diesem falschen Gedanken zu lösen.
Der Modellpilot fliegt das Modell aber bezogen auf den Grund. Also sind die Manöver auch auf den Grund bezogen. Beispiel Pylon: die Markierungen sind fix am Boden, egal wie viel Wind geht. Da kann ich ruhig über das Modell im Wind philosophieren. In der Praxis muß es um die fixen Landmarken herum.

RK
 
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