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Hallo Alexander,
das von Dir beschriebene Phänomen existiert so ungefähr und steht in Abhängigkeit vom Gewicht. Je leichter ein Flugzeug, desto leichter lässt es sich auch beschleunigen. Eine 5m/s Böe wird dentsprechend bei einem UL eine höhere g-Zahl auslösen, als bei einer Bonanza.
Das muss man sich auch immer vor Augen halten, wenn man mit leeren Flugzeugen unterwegs ist - der gleiche Ruderausschlag erzeugt mehr Wirkung.
Das macht bei UL's im oberen Geschwindigkeitsbereich die Margen kleiner, bis zu denen das Bruchlastvielfache erreicht wird.
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Hi Lutz, dass es so ist, will ich nicht in Abrede stellen.
Allerdings verstehe ich es nicht. Dass ein schweres Flugzeug ruhiger in der Luft liegt, ist klar: Die hohe Masse wird deutlich träger von den einwirkenden Kräften beeinflusst. Insofern ist der Komfort höher. Andererseits bedeutet das längere "Nicht-Nachgeben" der Masse (Langsamer Steigen, langsamer Sinken als ein Kleinflugzeug, etc.) doch ein intensiveres, längeres Einwirken der Kräfte.
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Das ist es nicht. Wenn Du eine Papiertüte beim Einkaufen randvoll packst und Du sie anhebst, reißt sie. Wenn Du sie nur halbvoll packst, reißt sie nicht.
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warum wird die "Manövergeschwindigkeit" (VA) eines Flugzeuges kleiner, wenn das Gesamtgewicht des Flugzeuges kleiner ist?
Bei der Beschleunigung eine leichten Flugzeuges sind die G-Kräfte größer als bei der (gleichen) Beschleunigung des schwereren Flugzeuges.
Daher sind zB. 3,8 G Designauslegung eines UL "weniger wert" als zB. 3,8 G bei einem Flugzeug mit 1.200 kg.
Zur Verdeutlichung ein V-G-Diagramm:
https://www.apstraining.com/wp-content/uploads/video-vg-diagram.jpg
Zu beachten ist der Punkt der Maneuvering Speed VA:
- trifft das Flugzeug unter oder bei VA eine Beschleunigung von mehr als 3,8 G lande ich im Bereich des "Stalls"
- erhöhe ich die Geschwindigkeit nur geringfügig über VA, lande ich bei gleicher Beschleunigung im Bereich der "Structural Damage".
VA wird geringer bei geringerem Gewicht, ergo: je leichter, je schneller im Bereich der "Stuctural Damage"
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Andersrum wird ein Schuh draus:
Der Flieger sei mal:
MTOW 400 kg,
Stall Speed clean 50kts.
Sichere Lastvielfache lt Bauvorschrift n=4
Bei Stall speed fliegt man mit dem Anstellwinkel des maximalen Auftriebs gerade noch, n=1
Jetzt fliege ich schneller, 100kts. der Auftrieb vervierfacht sich, ich kann einen Looping mit 4g fliegen ohne zu stallen.
Das ist die Va. 4g*400kg=16000N Auftrieb
So. Jetzt steigt mein Kumpel, das Nilpferd, aus. Der Flieger wiegt noch 200kg. Stall speed jetzt 35,5 kt. Jetzt fliege ich 71 kts und habe den vierfachen Auftrieb, kann also wieder einen 4g-Looping fliegen. Das wäre das sichere Lastvielfache, wenn der Flieger daraufhin konstruiert worden wäre.
Was passiert, wenn ich 100 kts fliege? Der Auftrieb ist ≈8fach höher als bei 35,5 kts, n=8. Der Auftrieb und damit die Kraft auf den Flügel sind aber wieder 16000N (9,81*8*200).
D.h. die absolute Belastung des Fliegers steigt nicht, wenn er leichter wird, nur die relative bezogen auf das Leergewicht.
Die Quelle, die ich meinte, war übrigens BfU 2002 Dynamic Holmversagen Auf Seite 7, zweiter Absatz, steht es: Die Bemessungsgeschwindigkeit war damals unterschiedlich definiert. |
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Danke, Wolfgang!
Zum Papiertütenbeispiel von Alexander:
Das sind unterschiedliche Dinge. Die volle Tüte im Beispiel verträgt zB 1g nicht, die leere schon. Die Bruchlastvielfache gelten bei UL für MTOW, bei (Kunst)flugzeugen gibt es teilweise unterschiedliche Gewichts- und g-Limits für Normal/Utility/Aerobatic-Kategorie.
Der Papiertüteneffekt und der Massenträgheitseffekt laufen einander entgegen, heben sich aber nicht auf.
Und @Georg - wenn ich Dir eine halbe Stunde die Faust aufs Kinn drücke, wirst Du das doch angenehmer finden, als wenn ich eine Sekunde lang voll zuschlage? Oder ist das nicht analog?
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Es ist weder die Größe noch das Gewicht alleine sondern das Verhältnis der beiden. Genau genommen kommt es auf die Flächenbelastung an. Wenn ich einen "Original"-Jumbo (B 747-400) nehme und ein exaktes Modell im Maßstab 1:10 baue, das dem Original in allen Punkten entspricht, Größe also etwa 7x6,5 m, dann ist auch die Belastung durch Beschleunigung, Böen etc. exakt die gleiche. Allerdings müsste dieses Modell dann auch etwa knapp 40 Tonnen wiegen, um dem Original auch hier im Maßstab zu entsprechen!
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Das impliziert aber doch, dass die Grenze von 472,5kg sicherer ist als die im Ausland z.T. gültigen 600kg.
Ferner bedeutet es, das die Sicherheitsmarge bei überladenem UL geringer ist als bei überladenem Echo Class.
Und es bedeutet, dass die an anderer Stelle diskutierten IMC Flüge mit ULs nicht nur wegen der Instrumentierung leichtsinnig sind. Richtig ?
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Hmm, das klingt zwar verlockend, aber kann das wirklich sein?
Nehmen wir einen Föhn und stellen ihn so, dass er einen Aufwind erzeugt. Dann werfen wir eine Stahlplatte von 10x10x1cm hindurch. Dann wiederholen wir das Ganze mit
-Stahplatte 1x1x0,1cm
-Stahlplatte 0,1x0,1x0,01cm
-Stahlplatte 0,01x0,01x0,001cm
Wird der gleiche Aufwind alle Platten gleich beschleunigen?
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Das mit den "im Ausland gültigen 600kg", das erzeugt bei mir Seekrankheit, um es freundlich zu formulieren.
Die Szene ist so voll von besch… Aussagen von m.E. verantwortungslosen Herstellern. Wie oft wird kolportiert oder von Standpersonal in Friedrichshafen geraunt: "die Maschine ist kunstflugtauglich, aber in Deutschland darf man ja leider mit UL keinen Kunstflug machen". Wenn das wahr wäre, würden sie als sichere Lastvielfache 6g annehmen. Das tun sie aber nicht.
Positive Ausnahmen sind (vielleicht, es ist zumindest plausibel) z.B. die Hersteller von CT und Sinus/Virus, die angeben, die Flieger LSA und UL seien in der Produktion gleich. Das ist zwar nicht leicht zu überprüfen, aber sie exponieren sich immerhin. Gleichzeitig sind das Hersteller, die eine relativ lange Geschichte kontinuierlicher Weiterentwicklung ihrer Flieger aufweisen. Und die, soweit ich weiß noch keine Fälle von Strukturversagen hatten.
Warum ich so angep… bin: ich hatte mal eine Emeraude. Die Emeraude und auch im weitesten Sinne daraus weiterentwickelte Cap 10B haben eine katastrophale Geschichte versagender Holme. Meine Emeraude hatte (angeblich) den Holm einer Super Emeraude, war also bis 6g belastbar und kunstflugtauglich. Ich hatte die Konstruktionszeichnungen verglichen: Da wurde ein bisschen Material aufgeleimt, das ist mit dem bloßen Auge nicht zu unterscheiden, man müßte die Holmdimensionen wirklich sehr sorgfältig nachmessen.
Meine MCR beispielsweise hat einen verstärkten Holm, solo 6g, mit MTOW 5 g sichere Lastvielfache, das Höhenleitwerk ist abgestrebt und die Querruder haben eine andere Kinematik. Der Hersteller hat viele Änderungen, die er in das kunstflugtaugliche Projekt MiCRo-Volt eingebaut hat, meinem Flieger angedeihen lassen. Aber ist das Ding deswegen kunstflugtauglich? Auch wenn der Konstrukteur und gute Kunstflieger damit Kunstflug machen: ein Blicke auf den Motorträger und Du kommst ins Grübeln.
Wir hatten das vor kurzem. Ein-zwei sehr seriöse Ausnahmen gibt's. Aber glaub nicht zuviel.
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Na klar (wenn der Stahl und seine Form gleich sind ;-)). Ich vermute aber, bei dem Beispiel (Stahlplatten/Föhn) passiert bei allen "so gut wie nix".
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Aber für die beiden Grenzwerte in denen ich die Abmessungen der Platte gegen unendlich und gegen null streben lasse ist doch ersichtlich, dass der Föhn die eine Platte gar nicht und die andere extrem beschleunigen wird?
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Beschleunigung ist Kraft pro Masse.
Die Kraft ist proportional zum Querschnitt/zur Fläche Deiner Platte und damit proportional zu Seitenlänge^2
Die Masse ist proportional zum Volumen und in Deinem Beispiel zu Seitenlänge^3.
Damit ist die Beschleunigung bei Maßstabsänderung nicht konstant.
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Weshalb Willis Model-Jumbo auch keine vierzig Tonnen wöge, selbst wenn man exakt die gleichen Materialien nutzte.
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"Bei der Beschleunigung eine leichten Flugzeuges sind die G-Kräfte größer als bei der (gleichen) Beschleunigung des schwereren Flugzeuges."
Umgekehrt. Bei der gleichen Beschleunigung ist g gleich. Die Kraft auf die Struktur eines Flugzeuges ist bei gleicher Beschleunigung beim schwereren Flugzeug größer.
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Ja, das war sicher missverständlich oder ungenau formuliert, klar, der schwerere Körper ist träger, er wird durch einen auf ihn gerichteten Vektor geringer beschleunigt.
Die 4g bei einem UL sind deshalb weniger Wert, weil sie durch die gleichen äußeren Umstände (zB die Gewitterböe) schneller erreicht werden.
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Bei der Beschleunigung eine leichten Flugzeuges sind die G-Kräfte größer als bei der (gleichen) Beschleunigung des schwereren Flugzeuges
OK, gemeint war natürlich: Bei der Beschleunigung eines leichten Flugzeuges sind die Kräfte größer als bei der (gleichen) Beschleunigung des schwereren Flugzeuges, somit erreiche ich beim leichteren Flugzeug einen höheren G-Wert
(Danke Lutz!)
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War ja ersichtlich, dass Du mit "Beschleunigung" die Kraft meintest.
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Wirklich nicht. Ein Flieger zerbricht nicht an der Beschleunigung, sondern an der Kraft. Wenn die gleiche Kraft angreift, ist bei geringerer Masse die Beschleunigung höher. Aber daran zerbricht er nicht (deswegen sind die sicheren Lastvielfachen masseabhängig (at MTOW Utility, solo Kunstflug ...).
1. Der Geschwindigkeitsbereich von ULs liegt wegen der großen Fläche und der niedrigen Stall-Speed niedriger, deswegen ist die gleiche Boe relativ schneller. Der Anstellwinkel und damit der Auftrieb und damit die Kraft ändert sich durch die Boe relativ stärker.
2. Wenn Du ein sonst gleiches Flugzeug erleichterst, weil ein Passagier aussteigt, fliegt er level mit geringerem Anstellwinkel. Die gleiche Boe sorgt dann für eine relativ stärkere Anstellwinkeländerung.
3. Sagen wir mal, eine AN 2 und ein UL hätten gleiche Stall speed clean, gleiche Lastvielfache und deswegen auch gleiche Va. Der Anstellwinkel für Flug level in Va sei auch gleich (Fläche und Profil sind ja unterschiedlich).
Wenn jetzt beide nebeneinander durch die gleiche Boe fliegen, passiert exakt das gleiche und die Belastung für beide Flieger ist auch gleich.
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mal eine Zwischenfrage des interessierten Mitlesers und PPLers:
Ist das hier ATPL-Wissen, Physik-Oberstufe oder CERN-Nobelpreisträger-Niveau?
Und, wie Helmut Kohl sagen würde: ich bin schon gespannt, was hinten rauskommt. In dem Sinne: weiterhin hitzige Diskussion. ;-)
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So ungefähr Physik 10. Klasse. Und selbst damit tue ich mich schwer..
Natürlich fliegt man genau so gut ohne Verständnis der Flugmechanik. Aber je mehr man verstanden hat, desto weniger muß man auswendig lernen oder glauben. Und der Glaube, das ist in Anbetracht der relativ viel häufigeren Strukturversagens in ULs schon so eine Sache.
Wenn's am absoluten Gewicht liegen würde, könnt man eben aus physikalischen Gründen mit sehr leichten Fliegern nicht so sicher fliegen.
Wenn's an den Bauvorschriften liegt, müsste man sich genau ansehen, wonach der Flieger wann zertifiziert wurde und was das für Va, Vb, Vc etc. bedeutet. Da habe ich mich aber noch nicht durchgeflöht.
Wenn's an der Realisierung liegen würde, müsste man um manche Hersteller einen Bogen machen, anderen könnte man wohl eher vertrauen.
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Sorry, daß ich einhake...
Es muss ja einen Grund geben, warum es u.a. auch in den Ausbildungsunterlagen heißt, daß leichtere Flugzeuge relativ gesehen empflindlicher und in ihrer Struktur "bedrohter" als schwerere, z.B. Flugzeuge der Echo-Klasse.
Wenn wir das mal von der mathematischen Seite auf die konstruktive Seite verlagern, würde ich behaupten, daß die Konstruktion eines Echo-Flugzeuges, aufgrund des höheren möglichen Gewichtes, insgesamt stabiler sein müsste. Ich denke, die reine G-Zahl oder die Betrachtung der Beschleunigungskraft alleine deckt das nicht ab.
Wenn ich ein Flugzeug baue, welches nur 472,5 kg Abflugmasse haben darf, baue ich doch die Verbindungen zwischen den Flügeln und dem Rumpf ganz anders, als wenn ich für diese Abflugmasse ein Gewicht von bis zu 2 Tonnen oder mehr "theoretisch" zur Verfügung habe. Das gilt für die Materialien des "Gerüstes", deren Steifigkeit, deren Verbundfestigkeit, das gilt für die Schraub-, Schweiß- und Klebeverbindungen.
Die - rein theoretisch - möglichen Beschleunigungskräfte, die auf die Flügel und ihre Verbindung mit dem Rumpf wirken können, sind zwar mathematisch "rechenbar" ähnlich, aber ich denke, daß hier mit sehr heißer Nadel gestrickt wird bei den UL's. Am Reißbrett "gerechnet" klingt es dann gut, aber der Flügel klappt dennoch hoch.
Vielleicht wird in dem Bereich auch nicht so ausgiebig getestet. Hinzu kommt, daß - korrigiert mich, wenn ich hier total falsch liege - die meisten Echo Flugzeuge sehr viel ältere Konstruktionen sind, als die UL. Eine Piper, eine Cessna, eine Robin, und all die vielen anderen, werden z.T. seit vielen Jahrzehnten so gebaut, und haben sich bewährt. Die ULs gibt es als Klasse ja noch nicht so lange, und die ganzen Tests, Zulassungsverfahren, etc. sind ja wenn ich mich nicht irre auch nicht so sorgfältig. Bis auf Ausnahmen, die es natürllich immer gibt.
Oder sehe ich das jetzt komplett falsch ?
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Das sollte man getrennt betrachten:
-Grundlagen der Mechanik
-Bauvorschriften/Rahmenbedingungen der Konstruktion
-Markt, Realisierung, Sorgfalt, Attitüde, Kontrolle. Da lag früher bei vielen UL-Unfällen das Problem
Für die Mechanik müsste man aber sauber definieren, was man womit unter welchen Rahmenbedingungen vergleicht, welche Parameter man variiert und welche man konstant hält. Das wird auch in Ausbildungsunterlagen nicht immer gemacht. Zumindest in PPL-Unterlagen wird manchmal versucht, eine korrekte Beobachtung mit einer falschen Begründung theoretisch zu untermauern. ATPL kenne ich nicht, da wird es wohl anders sein.
"Die - rein theoretisch - möglichen Beschleunigungskräfte, die auf die Flügel und ihre Verbindung mit dem Rumpf wirken können, sind zwar mathematisch "rechenbar" ähnlich, aber ich denke, daß hier mit sehr heißer Nadel gestrickt wird bei den UL's. Am Reißbrett "gerechnet" klingt es dann gut, aber der Flügel klappt dennoch hoch."
Damit wirfst Du den UL-Konstrukteuren Unfähigkeit oder Betrug vor. Das ist ein bischen zu einfach
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Echt?! Physik 10. Klasse? Frage mich gerade wo ich da war (physisch und/oder mental ;-)
Kann mich aber nur anschließen - interessant!
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@Enrico ja, schon, nicht komplett, aber fast. Die Bruchlastvielfache werden nicht nur berechnet, sondern auch getestet, mit Sandsäcken auf den Flügeln etc. Auch bei UL's.
Das Problem der Fascination ist - abseits von Materialfehlern, die es gegeben haben mag oder nicht - dass sie im cruise deutlich überhalb der Va und überhalb der maximalen Va, Vno und Vra betrieben wird.
Alexander führt ja im Grunde aus, dass sich Va mit dem Gewicht ändert, Vno aber nicht.
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