Dieser Beitrag wird jetzt etwas länger und ich kann es niemandem verübeln, wenn er ihn nicht oder nicht ganz lesen möchte. Daher vorab, er gliedert sich im Wesentlichen in zwei Teile. Der erste Teil ist mehr oder weniger direkt an TeeJay gerichtet und befasst sich mit seiner und meiner Motivation zu schreiben und meiner Sicht über den Umgang mit solchen Beiträgen. Wer das nicht lesen möchte, kann direkt weiterscrollen zum zweiten Teil, der sich wieder mit den Flugdynamischen, Aerodynamischen und Flugleistungsangaben auseinandersetzt und inhaltlich auf die Kommentare und Fragen eingeht.
Teil I
Erik hat die Leitlinie für den Ersten Teil meiner Antwort schön zusammengefasst:
„Also mit einfachen Worten: Was ist die Frage eigentlich ?“
Diese lässt sich ja im Grunde an zwei Teilnehmer richten, oder aufteilen: Worum geht es Tomas im Schreiben und verbreiten seiner Blogs und worin geht es mir bei meinen Antworten.
Ich unterstelle Tomas jetzt einfach mal, daß er nicht aus rein narzisstischen Gründen blogt und Videos zusammenstellt, sondern daß er sich an der Fliegerei so sehr freut, daß es ihm ein Bedürfnis ist dies zu teilen und – als Blogger und auch als Fluglehrer - weiterzugeben. Dabei wird er – wie jeder Fluglehrer – festgestellt haben, daß es eine gewisse „Halbwertszeit des Wissens“ gibt, welche besonders in sozialen Medien oft durch die entsprechenden „Murphys“ zur Schau gestellt wird. Ich kann mir vorstellen, daß ihn dies dazu bewogen hat auch über Flugsicherheit und gründliche Ausbildung zu schreiben und mit seinem Freund/Kollegen/Mentor Christian Böhm einen Blog zur UL-Fortbildung ins Leben zu rufen. Das finde ich primär sehr gut und kann es gut nachvollziehen, da ich ja selber auch gerne schöne Erlebnisse teile und andere Piloten dazu ermutigen möchte, ihre Tellerränder zu überwinden, sich weiterzubilden und neues zu erleben. Natürlich findet niemand ein Blog, welches nicht verlinkt wird, so sind Thomas‘ Antworten mit Referenz zu seinen Blogbeiträgen integraler Bestandteil seiner Tätigkeit als Luftfahrtblogger.
Die Deutungshoheit über die Intention der Blogs habe ich natürlich nicht, aber in meinen Augen sind die Beiträge immer auch ein Angebot an den Leser, sich kritisch mit der beleuchteten Materie auseinanderzusetzen. Letztlich zeichnet sich ja ein Blog genau durch seine Interaktivität und die Aufhebung klassischer Autor-Leser-Beziehungen aus, im Gegensatz zu (Zeitungs-)Artikeln beispielsweise. Da Tomas nun die Kommentierung seiner Blogs deaktiviert hat, nehme ich die Gelegenheit dann wahr, wenn er die entsprechenden Beiträge in den Foren verlinkt, in denen ich ebenfalls zu kommunizieren pflege.
Wie ich schon sagte sind Blogbeiträge in meinen Augen Angebote an den Leser. Und hier liegt der zweite Teil meiner Antwort auf Eriks Frage: Ich nehme das Angebot gerne wahr und teste mein Wissen und meine Anschauung der Welt an den Fragen, die unter anderem von Tomas‘ Blog aufgeworfen werden. Im vorliegenden Fall funktionierte das so, daß Tomas einige Bemerkungen und Empfehlungen in seinen Beitrag eingebaut hat, die mit dem was ich über die Fliegerei weiß und mit meinen Erfahrungen kollidieren. Diese Punkte sind für mich immer von starkem Interesse, da sich natürlich mein initiales Bauchgefühl auch stark täuschen kann.
Ich habe in der Vergangenheit ab und an in Diskussionen zunächst meinem Gefühl nachgegeben und bin im Laufe der Diskussion oft eines Besseren belehrt worden, indem mir beispielsweise jemand dargelegt hat warum ich falsch lag, mir meine logischen Fehlschlüsse aufgezeigt oder meine Annahmen berechnet und damit falsifiziert hat. Ich habe daraus immer einen Mehrwert gezogen und bin heute noch dankbar für jeden Fehler, aus dem ich lernen kann. Denn gescheit zu werden führt immer über den Weg des Scheiterns.
Also ziehe ich aus dem, was ich über mich und meinen Bauch gelernt habe, die einzig logische Schlußfolgerung und überprüfe, ob mein Gefühl für die Welt mit dieser im Einklang steht. Natürlich versetzt sich mein Studium der Luft- und Raumfahrttechnik an einer deutschen Eliteuni, meine Arbeit als Luftfahrtingenieur in der allgemeinen Luftfahrt und Flugerfahrung seit 1995, als ich mit 13 Jahren mit dem Segelflug anfing, in die Lage gewisse Dinge schnell zu beurteilen und mit weniger Aufwand ausführlicher zu analysieren als jemand, der „nur“ die PPL-Theorie im Jahre 2010 genossen hat. Aber gerade durch meinen Hintergrund muß ich schon aufpassen, daß ich meinen Erwartungen nicht zu sehr Glauben schenke und mein Gefühl für die Richtigkeit mich nicht täuscht.
Natürlich wäre es einfacher zu sagen „Ich bin Luftfahrtingenieur, also lasst uns zeitsparend annehmen, ich wäre immer im Recht“. Aber so ist es ja nicht. Meine Ausführungen können und müssen genauso geprüft werden wie Tomas‘ oder Lutz‘ oder Jürgens oder die von sonstwem. Dabei ist das, was ich schreibe oder mache auch kein Hexenwerk, es gibt deutlich schlauere Luftfahrtingenieure, deutlich bessere Piloten und Fluglehrer als ich, mit mehr Erfahrung und Einsicht, wirkliche Meister ihrer Zunft. Und dennoch haben weder ich noch die Giganten auf deren Schultern ich stehe eine Hoheit über die physikalischen Zusammenhänge und (deskriptiven!) Gesetzmäßigkeiten, denen unsere Welt unterliegt. Physikalische und mathematische Argumente können nicht autoritär bewertet werden, die Welt „ist“ einfach und stört sich nicht daran, wer mit welchem Titel oder Hintergrund sie beschreiben will.
Bob Dylan singt sehr schön „You don’t need a weather man to know which way the wind blows“. Bestes Beispiel ist hier im Forum Erwin Pitzer, der sich selber eine Bildungsferne attestiert, dessen „Bullshit-Detektor“ aber dennoch ganz gut funktioniert.
Genau deshalb, Tomas, verfangen alle Deine Versuche und die Deines Freundes, meine Kompetenz in Frage zu stellen nicht, egal ob direkt als „Jungspunt-Theoretiker“, "möchtegern Luft- und Raumfahrttechniker" oder "Leute mit pseudo-Fachwissen" oder zwischen den Zeilen. Meine Profession und Erfahrung sind vollkommen egal für den Wahrheitsgehalt meiner Aussagen, wie ja auch die Deine. Sonst könnten wir uns die Diskussion sparen und ich hätte recht. Und das kann ja pauschal schonmal nicht stimmen.
Tomas, Du hast in einem Deiner Beiträge angedeutet daß es mir nicht um den Flugzeugschlepp ginge, oder daß ich etwas anderes mit meinen Beiträgen bezwecken wolle. Damit hast Du nur teilweise recht. Natürlich geht es mir primär um die „Sache“, sonst würde ich nicht ständig über die „Sache“ schreiben. Ich finde es sehr interessant die Punkte näher zu beleuchten, die sich nicht mit meiner Erfahrung decken und oft genug liege ich damit auch falsch und lerne dann das, was Du - oder jemand anderes - schon wusstest. In einigen Punkten allerdings irrst Du und ich biete Dir mit dann die Chance auch das zu lernen, was ich weiß. Und wie ich den Reaktionen einiger anderer - aktiver und passiver - Foristen entnehme, möchten noch mehr mit uns lernen. Darüber freue ich mich auch immer wieder.
Es ist halt ein Angebot und auch bei diesem kann ich Fehler machen, Einflüsse nicht berücksichtigen oder neue Fragen aufwerfen. Ich bin immer gerne dabei diese Sachen zu Diskutieren und zu überprüfen, zu erklären oder erklärt zu bekommen, zu lernen und zu lehren. Denn auch "naive" Fragen enthalten doch recht häufig interessante Punkte, denen sich nachzugehen loht. Mir wäre es halt lieber ohne die persönlichen Kommentare auf einer sachlichen Ebene.
Ich weiß, die Mathematik, in der wir Menschen die Welt zu beschreiben pflegen, ist nicht jedermanns Sache, bzw. spicht nicht jeder diese Sprache gleich gut. Du musst nur Fragen, wenn Dir etwas unklar ist, das lässt sich dann sicher näher erläutern.
Teil II
Jetzt, im zweiten Teil möchte ich mich noch einmal den fachlichen Fragen widmen, die sich aufgetan haben und von denen ich denke, daß sie noch nicht klar sind – und auch mir bis vor kurzem teilweise noch nicht klar waren. Danke nochmal für die Anregungen.
Die Überziehgeschwindigkeit und die Dichte.
Es scheint noch ein wenig Verwirrung, zu geben, wieso genau die Luftdichte, und damit die Referenz genau bei der Überziehgeschwindigkeit nun keine Rolle spielt, wenn man sie als IAS angibt. Denn es ist ja schon so, daß die wahre Fluggeschwindigkeit, die TAS, in die Auftriebsformel eingeht. Es gilt ja dann VTAS2 = (2 n m g / ( S CA)), wie üblich mit n als Lastvierfachem, m als Flugzeugmasse, Erdbeschleunigung g, Luftdichte , S als Bezugsflügelfläche und natürlich dem Auftriebsbeiwert CA. Wenn wir davon ausgehen, daß die Masse des Flugzeuges nahezu konstant ist (sich also nur quasistatisch ändert), und weder die Luftdichte noch die Flügelfläche verändert wird, ergibt bei einem Lastvielfachen von 1 der größte Auftriebsbeiwert die geringste Geschwindigkeit.
Die Equivalent Airspeed EAS ist nun durch 0,5 VTAS2 = 0,5 0 VEAS2 definiert. Die EAS ist also nichts anderes als die Geschwindigkeit bei der Luftdichte der Standardatmosphäre, die den gleichen dynamischen Druck ergibt wie die eigentliche TAS bei aktueller Luftdichte. Lösen wir nun die Definition nach der TAS auf, können wir für die Auftriebsformel schreiben VEAS2= (2 n m g / (0 S CA)). Schon hier wird ersichtlich, daß die Luftdichte nicht mehr Bestandteil der Auftriebsgleichung ist. Zur Calibrated Airspeed gehört dann noch der Einfluß der Kompressibilität der Luft, also ihrer Dichteänderung. Bis zu einer Machzahl von ca. 0,3 können wir aber einfach VEAS = VCAS annehmen. Den letzten Schritt zur IAS entnehmen wir dem Handbuch des Fliegers. Hier sind die Instrumentenfehler, Einflüsse der Installation und Position der Messsonden eingerechnet.
VIAS2= (2 n m g /(0 S CA)) + ΔVinstallation + ΔVcomp.
Dadurch fällt bei der Bestimmung der Überziehgeschwindigkeit jetzt auch formal die aktuelle Luftdichte raus und wir brauchen die IAS nicht erhöhen bei sinkender Luftdichte.
Andersrum kann man es auch so ausdrücken, daß der Fahrtmesser den dynamischen Druck durch die Standardluftdichte teilt und somit quasi direkt – im Falle inkompressibler Strömung – die EAS anzeigt:
VEAS = √(2(ptotal-pstatisch)/0))
Ideale Schleppgeschwindigkeit:
Die ideale Schleppgeschwindigkeit bekommen wir dann, wenn wir die Steiggeschwindigkeit für den Schleppzug optimieren. Diese Steiggeschwindigkeit ergibt sich aus der Leistungsbilanz des Schleppzuges zu w=(η P – Wm Ve – WsVe)/((mm+ms)g). Dabei sind Wm und mm der Widerstand und die Masse des Schleppflugzueges, Ws und ms äquivalent die des Segelflugzeuges. η beschreibt den Propellerwirkungsgrad und P die an den Propeller abgegebene Leistung, was zusammen die Vortriebsleistung ergibt. Ve bezeichnet die Schleppgeschwindigkeit. Dabei ist natürlich klar, daß Wm und Ws von der Geschwindigkeit abhängen, wie auch der Wirkungsgrad des Propellers η. Aber auch ohne mit dw/dVe =0 die ideale Schleppgeschwindigkeit zu ermitteln können wir sehr wohl abschätzen, daß mit zunehmendem Ve und gleichzeitig oberhalb der Geschwindigkeiten für minimalem Widerstand zunehmende Einzelwiderstände der Flugzeuge, die durch den Widerstand dissipierten Leistungen (WsVe bzw WmVe) ab einem gewissen Punkt die komplette Vortriebsleistung auffressen und für eine Steigleistung (also m g dh/dt) keine Leistung mehr zur Verfügung steht.
Man erhält die Widerstände aus den Gleitflugpolaren, da über den Gleitwinkel gilt: γ = w/v = W/A, also das Verhältnis von Sinkgeschwindigkeit zu Vorwärtsgeschwindigkeit identisch zum Verhältnis des Widerstands zum Auftrieb, wobei letzterer ziemlich gut mit der Gewichtskraft des Flugzeuges übereinstimmt. Wenn wir jetzt nur mal den Einfluss der Erhöhung der Dissipierten Leistung durch die ASK21 betrachten, alleine weil die Polare des Fliegers einfach zugänglich ist, können wir über Δw = (Δ(WsVe)/((mm+ms)*g) die alleine durch eine Angepasste Geschwindigkeit gewonnene Steiggeschwindigkeit ausrechnen. Die 140 km/h in TJs Video entsprechen laut Handbuch der C42 einer EAS von Ve,1=134 km/h=37,22 m/s. Die im Handbuch empfohlenen 105 km/h Schleppgeschwindigkeit ergeben ein Ve,2=29,16 m/s. Die ASK21 hat bei voller Beladung bei den entsprechenden Geschwindigkeiten ein Eigensinken von w1= -1,5 m/s bzw. w2=0,9 m/s. Demnach berechnen sich die Widerstände zu Ws,1=233,26N und Ws,2=178,63N. Das ganze ergibt dann bei einem mm=400kg, also einer Gesamtschleppzugmasse von mm+ms=990 kg eine zusätzliche Steiggeschwindigkeit von Δw= 0,357 m/s. Und da ist der Effekt der dissipierten Energie des Schleppflugzeuges noch nicht mit eingerechnet.
Du bist nach den zweieinhalb Minuten Steigflug aus dem Video also entweder etwas über 46 Meter (etwa 150ft) höher, oder erreichst die 1000 ft Gnd aus dem Video ca. 23 Sekunden früher. Meiner Meinung nach ist das kein zu vernachlässigbarer Effekt.
Der Vorteil von UL und Motorseglern ist gegenüber den schweren Motorflugzeugen ja gerade, daß die Geschwindigkeiten besser auf die des Segelflugzeuges angepasst sind und die Widerstandsminima näher zusammen liegen. Gerade deshalb sind dann auch die WT9 Turbo und die G109 mit den 130 Turbo-PS so beliebte Schleppflugzeuge. Die DR400 ebenso, weil sie viel installierte Leistung mit vergleichsweise leichter Zelle und geringem Widerstand verbindet.
Die Schleppgeschwindigkeit von 105 km/h bedeutet, daß man bei 1,38-facher Überziehgeschwindigkeit fliegt. Bei der von TJ genannten Änderung der Geschwindigkeit durch die Leeturbulenzen von 20 km/h kommt man auf 1,1-fache Überziehgeschwindigkeit. Allerdings ist das Flugzeug ja statisch stabil, so daß das Flugzeug schnell wieder Fahrt aufnehmen möchte indem es auf die Geschwindigkeitsänderung mit einem rückstellenden Moment reagiert. Demnach verkraftet die C42 den Schlepp mit 105 km/h schon, vorausgesetzt natürlich man fliegt koordiniert oder maximal in einer schiebenden Kurve. Schmiert man in den Kurven ist der überzogene Flugzustand nicht so stabil wie in der geschobenen Kurve oder im koordinierten Flugzustand.
Nimmt man nun die von mir in Turbulenz vorgeschlagenen 120 km/h für die ASK-21 landen wir bei der 1,6-fachen Überziehgeschwindigkeit und bei der 20 km/h-Böe nur knapp unter der im Handbuch empfohlenen Geschwindigkeit, und in einer Geschwindigkeit die in TJs zweitem Video als durchaus akzeptabel betrieben wird. Es ist also keine gefährliche Empfehlung.
Demgegenüber ist ein zu schneller Schlepp durch eine Böe mit kurzen notwendigen Reaktionszeiten verbunden, gerade wenn es zu Seildurchhang kommt. Die folgende Straffung des Seils ist natürlich zudem mit einer höheren Last verbunden, je höher die relative Geschwindigkeit der beiden Flugzeuge im Schleppzug wird. Natürlich ist das Schleppseil in der Regel mit einer passenden Sollbruchstelle versehen, aber gerade in niedrigen Höhen kann eine ungewollte Lösung der Verbindung durchaus Probleme für den Segelflieger bedeuten. Eine Lösung des Schleppseils kann auch bei Schlepps an der Schwerpunktkupplung vorkommen, wenn der Seildurchhang stark genug ist, den Ring gegen die Feder nach hinten zu öffnen.
Das Übersteigen des Segelflugzeuges ist besonders bei Schlepps an der Schwerpunktkupplung ein Problem. Bei starkem Seilanzug, zum Beispiel durch Beschleunigung des Schleppflugzeuges, zeigen einige Segelflugzeuge hier eine Aufbäumtendenz die mit zunehmender Seilbeschleunigung steigt. Diese Tendenz wird durch kurze und steife Schleppseile noch verstärkt.
Bei zu straffem Seil kann es durchaus vorkommen, daß die Kupplung nicht auszulösen ist, da die Handkraft bei einigen Kupplungstypen mit der Seillast steigt.
Üblicherweise sind die höheren Fluggschwindigkeiten für Überlandschlepps vorgesehen. Denn auch wenn die strukturellen und flugmechanischen Grenzen nicht überschritten werden, so ist es dennoch eine zusätzliche Belastung für Material und unangenehm für den Segelflieger, da er bei zu schnellem Schlepp in Böen schneller bei höheren Steuerkräften reagieren muß.
Dann ist mir bei den Videos aufgefallen, daß TJ relativ schnell nach dem Ausklinken wegdreht. Hier ist Vorsicht als Schlepppilot geboten, da bei einem nicht gelöstem Seil die Lasten so groß werden können, daß Schleppflugzeug und Segelflugzeug strukturelle Schäden nehmen können. Das hat bei einem Piraten in Jena sogar dazu geführt, daß das Mittelstück der Tragflächen gebrochen ist. Zugegeben, die schleppende Wilga hat einiges mehr an Energie als eine C42, ungemütlich wird es für beide Flieger aber in jedem Fall. Insbesondere wenn keine oder die falsche Sollbruchstelle installiert ist. Nicht umsonst empfiehlt die SBO das Entfernen des Schleppflugzeuges vom ausgeklinkten Segelflieger im gestreckten Gleitflug.
Alles in allem denke ich, daß man aus der C42 mit 914 deutlich mehr Schleppleistung rausholen, dabei sicher und angenehm fliegen kann, wenn man die Geschwindigkeit anpasst und die Kugel in der Mitte hält.
