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51 Beiträge Seite 1 von 3
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Und der Grund dafür ist die abnehmende Luftdichte, die sich auf die Anzeige des Fahrtmessers auswirkt, deshalb sinkt die IAS.
Und genau aus dem gleichen Grund steigt die TAS mit zunehmender Höhe.
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Ich denke "jetzt hat er es"!
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Sein Gedanke war ja nicht grundsätzlich falsch -- er sagt "gleiche IAS", nicht "gleiche TAS". Durch die geringere Luftdichte nimmt die IAS ab, aber es steigt auch die Geschwindigkeit bei gleichem Powersetting, da weniger Widerstand. Nur ist es nicht derselbe Faktor...
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Genau, danke. IAS sollte sinken, da weniger Staudruck. Der Widerstand sinkt ja auch, deswegen "haette der Motor es leichter", so dass beispielsweise ein CS-Prop in der Hoehe auf eine hoehere Steigung gehen koennte. Aber wenn's praktisch nicht so ist, ists nicht so
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Eine größere Steigung nutzt dir aber auch nur dann etwas, wenn der Motor noch die entsprechende Power liefert.
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Hi Alexander und Wolf,
Seid Ihr sicher, dass die IAS mit der Höhe bei gleicher effektiver Leistung sinkt?
Zunächst einmal: Eine entsprechende Korrekturtabelle finde ich im Handbuch nicht.
Bisher war mir nur bekannt, dass die TAS mit der Höhe ansteigt (und insbesondere das Verhältnis TAS/IAS).
Ich ging bisher davon aus, dass der geringere Staudruck durch geringere Luftdichte bei gleicher Geschwindigkeit eben so lange vom Motor bei gleicher Leistung in Form einer Geschwindigkeitszunahme kompensiert wird, bis wieder der gleiche Staudruck anliegt. Oder anders ausgedrückt: Die 90 aktivierten Pferdchen meines Diesels kämpfen sich halt immer mit dem gleichen Luftwiderstand ab, der zur gleichen IAS führt, aber in der Höhe eben einer höheren TAS entspricht.
Cheers,
Georg
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Georg, siehe post vom Achim um 20:19 - sagt eigentlich alles.....
Schönen Abend noch
Roland
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>
y>
valign="top" align="left">
Eine größere Steigung nutzt dir aber auch nur dann etwas, wenn der Motor noch die entsprechende
> Power liefert. valign="top">
Womit wir wieder beim Turbo wären, der im Flugzeug durch nix zu ersetzen ist.
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Moin Roland, ist aber nur die eine Hälfte der Wahrheit: Ja, ist so!
Wir sind hier ja aber auch beim "Aber warum?". Warum erreiche ich nicht den gleichen Staudruck, wenn ich doch mit zunehmender Höhe weiter die gleiche Leistung gegen den Luftwiderstand einsetze?
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da bei einer kontinuierlichen Leistungseinstellung von - zB 75 % - 75 % der maximal möglichen Triebwerksleistung abgerufen werden, nicht aber eine Leistungseinstellung die sämtliche Komponenten der Aerodynamik ausgleicht, die sich durch abnehmende Luftdichte auf die Flugzeugzelle negativ auswirken (veränderter Anstellwinkel, veränderter Widerstand)
Wobei der Unterschied, hier anhand der Werte aus dem POH einer SR22 Non-Turbo, tatsächlich nicht so groß ist. Dies ist sicher auch eine Frage der Aerodynamischen Leistung der Flugzeugzelle:
| SR22 nonT |
ISA, Werte teils interpoliert, IAS errechnet |
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Alt
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Power
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TAS
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IAS
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FF GpH
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| 8000 |
55% |
160 |
138 |
13,1 |
| 10000 |
55% |
163 |
136 |
13,1 |
| 12000 |
55% |
166 |
134 |
13,1 |
| 14000 |
55%
|
170 |
133 |
13,1 |
| 16000 |
55% |
173 |
131 |
13,1 |
| 17000 |
55% |
175 |
131 |
13,2 |
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Moin Georg,
mit 50 PS erreichst Du unabhängig von der Luftdichte immer den gleichen 'Gesamtdruck'. Aber der Fahrtmesser misst nicht allein, was von vorne kommt, sondern den dynamischen Staudruck - er ist ja auch an den static port angeschlossen.
Angezeigt wird die Differenz der beiden Druckabnahmestellen.
Relevant für die Frage, wie Dein Flieger sich verhält, ist der dynamische Gesamtdruck. Deshalb zeigt der Fahrtmesser z.B die Stallgeschwindigkeit auch in FL100 sehr genau an. Würde der Fahrtmesser den static port nicht berücksichtigen, z.B., weil er verstopft ist, würde der Fahrtmesser höhere Werte anzeigen, wenn Du sinkst und umgekehrt.
Ansonsten hat Wolfgang glaube ich, recht.
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die sämtliche Komponenten der Aerodynamik ausgleicht, die sich durch abnehmende Luftdichte auf die Flugzeugzelle negativ auswirken (veränderter Anstellwinkel, veränderter Widerstand)
Aber nur, wenn man mit der letzten Leistungsreserve wie eine reife Pflaume am Himmel hängt. Selbst die von dir beispielhaft genannte SR 22 Non-Turbo macht recht weit oben in FL 170 mit einer immer noch "vernünftigen Leistungseinstellung" von 55% die beste Speed. Negative Auswirkung im Hinblick auf Widerstand daher wohl nur im Extremfall, z. B. hoher Anstellwinkel und/oder eine halbe Stunde für die letzten 500ft.
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"Womit wir wieder beim Turbo wären, der im Flugzeug durch nix zu ersetzen ist."
Außer durch Flügelstreckung. Oder durch Leistungsüberschuss
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Puh, mein Lieber, bevor ich hier als Depp dastehe, der nicht weiß, dass der Fahrtmesser die Differenz zwischen Gesamtdruck und statischem Druck misst, klugscheiße ich mal:
Die Formel für den dynamischen Druck ist übersichtlich:
p = rho/2 * v^2
rho ist die (abnehmende) Luftdichte in kg/m3, v die Geschwindigkeit in m/s. Und p ist N/m2, also durch 100 teilen für Millibar.
Für ein handelsübliches Flugzeug mit 200 km/h also in Bodenhöhe 1,225 / 2 * (200/3.6)^2 = 18,9 mBar. Ergibt einen Gesamtdruck von 1013,25 + 18,9 = 1032.15 mBar.
Nun fliegt der Georg in ebenfalls handelsüblichen 3000m (FL 82 ca.)
Nach der Tabelle hat er hier 701 mBar statischen Druck und eine Luftdichte von 0,9091. Wäre der Gesamtdruck gleich, müsste also der dynamische Druck nunmehr 1032.15-701 = 331 mBar sein. Die obige Formel zurückgerechnet gilt nun:
0,9191 / 2 * v2 = 33100
oder
v2 = 33100 * 2 / 0,9191
v2 = 72026
v = 268 m/s oder 966 km/h
Hui, da bleibt dem schnellen Wolf die Spucke weg, wenn der Georg mit seinem Gesamtdruck-konstant-Feld-Generator locker an ihm vorbei zieht. Da hilft dann nur noch das bekannte Unwahrscheinlichkeitsfeld aus dem Anhalter durch die Galaxis, wenn ich weiter steige.
Also, Gesamtdruck konstant gilt schonmal nicht.
Vielmehr sieht man der Formel ja schon auf Anhieb an: Der dynamische Druck wächst im Quadrat zur Geschwindigkeit, wie diverse andere Faktoren der Aerodynamik (Auftrieb etc.) auch. Und linear zur Luftdichte.
Verstehen tue ich es also noch nicht, aber egal...
Cheers,
Georg
Hier meine Links:
Postedit: Ich gehe davon aus, dass die von Wolfgang genannten Faktoren die relevanten sind.
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Oha, Georg, jetzt zerstöre aber nicht mein Weltbild ;)
Im ernst, ich glaube, wir haben da aneinander vorbei gesprochen oder ich habe mich unglücklich oder falsch ausgedrückt.
Ich teile das mal auf.
1) Warum sinkt die IAS?
Da habe ich ja auch geschrieben, dass ich der Auffassung bin, dass Wolfgang recht hat (Einschub: Bei dem AoA bin ich nicht so sicher).
Es scheint mir (ich fange an mich vorsichtiger auszudrücken) so zu sein, dass der gleiche Schub unabhängig von der Höhe die gleiche CAS produziert.
Da der Propeller in der Höhe an Effizienz verliert, liefert die gleiche Power in der Höhe aber nicht den gleichen Schub, was zu sinkender IAS bei steigender Höhe führt. Oder?
2) Die Sache mit dem Gesamtdruck
Ich muss Dich enttäuschen, aber den Gesamtdruck-Feld-Generator hat schon der Herr Bernoulli zum Patent anmelden lassen.
Der hat gesagt, dass die Summe aus dynamischem Druck und statischem Druck in gleichmäßiger Strömung konstant ist.
Nach der Durchsicht Deiner Berechnungen, muss ich jetzt aber nochmals versuchen, den Fahrtmesser zu verstehen.
Stimmt doch: Für die gleiche Anzeige am Fahrtmesser benötige ich die gleiche Differenz zwischen dynamischem Druck und statischem Druck?
Wenn ich jetzt in Deinen 3000m nur noch 701mb statischen Druck habe, dann ist dieser verringerte statische Druck ja in dem, was in das Staurohr reinbläst auch schon enthalten, d.h. entscheidend ist nur der zusätzlich durch die Strömungsgeschwindigkeit erzeugte Druck, der bei gleichem Schub ebenfalls gleich bleiben sollte?
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Hi Lutz,
fangen wir beim hinteren Teil an: Klar, der Fahrtenmesser zeigt nur die Druckdifferenz an, also den dynamischen Druck. Da innen drin ja nur eine ganz normale Feder ihren Dienst tut, reden wir hier auch nur von Newton. Der dynamische Widerstand / Fahrtwiderstand, den unser Prop kompensiert, ist ja übrigens fast die gleiche Formel wie für den Staudruck: Es kommen nur noch die Faktoren Fläche und cw-Wert hinzu. Deswegen wäre ja die Erwartungshaltung eigentlich, dass Staudruck (dynamischer Druck) am Fahrtenmesser und Fahrtwindbremsung eben auch in der Höhe im gleichen Verhältnis bleiben. Hingegen bewirkt ein geänderter AoA in der Höhe natürlich mehr Widerstand, damit einen anderen cw-Wert und erklärt eine Abnahme des Staudrucks bei gleichem Luftwiderstand und Schub.
Damit wäre der Kern der Frage: Warum ändert sich eigentlich der AoA in der Höhe? Und warum als Resultat auch die Coffin-Corner? Obwohl der Auftrieb doch ebenfalls mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zunimmt, und die geringere Dichte der Luft ein höheres Speed erlaubt.
Dass der Prop in der Höhe an Wirkung nachlässt, bezweifele ich erst einmal. Die Turboprops fliegen bis FL300, und die Schaufeln eines Jets sind ja im Prinzip nicht völlig anders. Wir haben da oben ein Motorenproblem und später ein AoA-Problem, kein Prop-Problem...
Den Dommel-Feld-Generator solltest Du trotzdem patentieren lassen:
Er erlaubt nicht nur unglaubliche Geschwindigkeiten, sondern macht auch Turbo und Sauerstoff überflüssig: Kein Sauerstoff? Einfach Kopf raushalten und Mund auf - schon liegen 1040 mBar an! Dem Motor geht die Puste aus? Einfach den Einlass in den Fahrtwind hängen, schon hast Du Standarddruck plus ein paar mbar. Damit haben Du und der Motor dann selbst nach dem Verlassen des Schwerefelds unseres Planeten keine Probleme mehr.
Genug gegrübelt für heute - Georg
P.S.:
Stimmt doch: Für die gleiche Anzeige am Fahrtmesser benötige ich die gleiche Differenz zwischen dynamischem Druck und statischem Druck?
Du meinst sicher "Gesamtdruck und statischem Druck".
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Oh man, ist das kompliziert. Ich dachte, ich gebe einfach Gas und steige oder fliege schneller geradeaus. Jetzt habe ich viel bedenken wenn ich ins Flugzeug steige, dass alles auch so immer zutrifft. Nicht das sich dann irgendein Naturgesetz es sich bei meinem Flug anders überlegt und ich dann runterfalle...
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Dass der Prop in der Höhe an Wirkung nachlässt, bezweifele ich erst einmal.
Warum? Wenn das Flugzeug in großer Höhe weniger Widerstand hat, muss der Prop (prinzipiell ja mit einem Flügel vergleichbar) auch weniger "Grip" haben. Bei gleicher Leistung ist der Schlupf daher größer und der erzeugte Vortrieb geringer.
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Also, ich fliege mit meinem Gesamtdruckgenerator ins All und Georg mit seinem Thrust-Normalizer-Prop ;)
Was für den Flügel gilt (dünnere Luft braucht mehr AoA), muss ja auch für den Prop gelten, wie man sich leicht für den Grenzwert, bei dem die Luftdichte gegen null strebt, vorstellen kann.
Was den Gesamtdruck angeht, sehe ich aber, welchen Bezeichnungsfehler ich gemacht habe - Du verstehst unter Gesamtdruck richtigerweise die Summe aus statischem und dynamischem Druck (letzteren hielt ich für die Bezeichnung für dynamischen Gesamtdruck, also das was man als Druck am Staurohr ablesen könnte) und ich meinte mit Gesamt quasi das, was übrig bleibt, was, nach Deiner zutreffenden Erklärung, "dynamischer Druck" heißt.
Also einfacher gesagt - der statische Druck ist eigentlich unerheblich, deshalb hat man mit den von mir genannten 50PS immer die gleiche IAS-Anzeige, abzüglich der anderen Effekte, über die wir noch keine Einigkeit erzielen konnten.
Haben wir es damit jetzt?
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*Alles* was mit der Umgebungsluft interagiert ist von der Luftdichte beeinflusst - der Flügel, der Flieger insgesamt, der Propeller (jeweils Parasitärer, Form- und Auftriebswiderstand), der Motor (Leistung), die Instrumente.
Der Flügel verliert immer mehr Auftrieb je höher man kommt, deswegen wird der nötige AoA auch immer höher um den Flieger level zu halten. Das gilt genau so für den Prop - der wird ggf. den Anstellwinkel erhöhen um eine Zieldrehzahl beizubehalten so dass man das an der Drehzahl nicht merkt.
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Also, mein Prop wird seinen Anstellwinkel nicht erhöhen...hoffe ich.
Bei einem fixed pitch Prop muss ich mit der Höhe ja Gas nachschieben, um die Drehzahl halten zu können, klar, weil die Power des Motors zurückgeht.
Mit einem fixed pitch Prop lässt sich das auch noch besser illustrieren:
Vorausgesetzt Power bleibt die selbe- ändert sich mit der Höhe die Drehzahl? Ändert sich mit der Höhe der Schub?
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Zitat "Also, mein Prop wird seinen Anstellwinkel nicht erhöhen...hoffe ich."
Doch der aerodynamische Anstellwinkel ändert sich mit der TAS!
Der mechanische Einstellwinkel bleibt natürlich gleich.
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Ja klar, sorry. Der Anstellwinkel erhöht sich, der Einstellwinkel erhöht sich nicht, bei einem Verstellpropeller sollte es dann umgekehrt sein?
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Wollen wir alle nicht lieber fliegen gehen als über Prop-Theorie reden? Macht bestimmt mehr Spaß...
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Moin zusammen,
wieso gehen eigentlich alle davon aus, dass sich der AoA in der Höhe ändert? Der Auftrieb hängt ja nicht nur vom Anstellwinkel (im interessierenden Bereich ungefähr linear), sondern auch von der Anströmgeschwindigkeit (in unserem Geschwindigkeitsbereich mit genügend Abstand zu Mach 1 quadratisch) ab. Und die steigt nunmal mit nachlassendem Widerstand.
Nehmen wir an, ein Flugzeug fliegt im Geradeausflug mit konstanter Geschwindigkeit. Dann gilt folgendes:
Bei konstanter Horizontalgeschwindigkeit ist Schubkraft (Fs) gleich Widerstand, also (rho=Luftdichte):
(1): Fs=1/2*A*cw*rho*v2
Da sich die Werte von 1/2, A (Stirn- bzw. Flügelfläche) und cw, einen konstanten AoA vorausgesetzt, nicht ändern, kann man die auch zusammenfassen zu einer Konstante, nennen wir sie mal Kw. Dann erhält man:
(2): Fs=Kw*rho*v2
Außerdem ist die Auftriebskraft Fa:
(3): Fa=1/2*A*ca*rho*v2
Auch hier kann man wieder eine Konstante Ka aus Flügelfläche, konstantem ca (konstanter AoA) und 1/2 bilden:
(4): Fa=Ka*rho*v2
Aus (2) folgt durch einfache Umformung:
(5): rho*v2=Fs/Kw
Setzt man diesen Term nun in (4) ein (ca und damit AoA und cw konstant!), ergibt sich:
(6): Fa=Ka/Kw*Fs
Wie man sieht, ist der Auftrieb bei gegebener Schubkraft und konstantem Ka, also ca und damit Anstellwinkel, unabhängig von der Luftdichte (in dem uns interessierenden Dichtebereich). Der Anstellwinkel ändert sich bei konstantem Schub also nicht. Deshalb ändert sich die Gleitleistung von Segelflugzeugen auch nicht mit der Höhe.
Der Schub bleibt mit der Höhe bei konstanter Leistung aber nicht konstant, da der Wirkungsgrad des Antriebsstrangs über die Höhe nicht konstant bleibt.
Viele Grüße
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