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2015,07,06,18,1643365
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Sorry, aber solange Pitch Attitude nicht verändert wird, sehe ich nicht woher eine Änderung des Anstellwinkels kommen soll. Steigen und Sinken werden sich natürlich ändern.
Eine interessante Grafik ... aber trotzdem wird fliegen back side of the power curve erst kritisch, wenn excess power kleiner Null ist, und kein Platz mehr unter dem Flieger ist.
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> Sorry, aber solange Pitch Attitude nicht verändert wird, sehe ich nicht woher eine Änderung des Anstellwinkels kommen soll.
Die Richtung, aus der der Wind auf die Flügelkante trifft, ist die Resultierende aus dem Fahrtwind (den wir mal als horizontal annehmen wollen) und der vertikalen Geschwindigkeit des Flugzeuges. Dass es da nicht um rein akademische Größenordnungen geht, kann man mit folgender Überschlagsrechnung abschätzen:
500 ft/min Steigen oder Sinken entspricht 5 kt. Bei 65 kt entspricht dies 4,4 Grad (atan (5/65)).
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Stimmt, danke, aber...
Es zählt aber doch der Unterschied in der IAS. Da komme ich, ausgehend von einer IAS von 100kt und einem plötzlich einsetzenden Rückenwind mit sich reduzierender IAS auf 80kt auf eine Änderung des Anstellwinkels von kleiner 1 Grad. ... oder umgekehrt von 65kt mit plötzlichem Gegenwind auf 85kn auf ca. 1 Grad.
Hoffentlich hab ich mich jetzt nicht verrechnet. |
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Ja, das 1 Grad ist so die Größenordnung. Es ging mir ja nur um das "Der Winkel ändert sich (in nicht völlig vernachlässigbarem Ausmaß).".
Da 500 ft/min für den Piloten auch sein Traum war und nicht die Realität, dürfte es noch weniger gewesen sein.
Ich nimm mir mal die Freiheit, zu spekulieren:
Der Rückenwind setzt ein. Der IAS-Verlust (und etwas der verringerte AoA) verringern den Auftrieb deutlich. Die Aufwärtsbewegung geht verzögert, aber doch recht schnell, in eine Sinkbewegung über. Damit ändert sich der AoA in die entgegengesetzte Richtung. Waren wir vorher mit Vx unterwegs, sind wir nun deutlich nach hinten in der Powercurve gekommen. Der hohe AoA bremst zusätzlich. Der Ablösepunkt am Flügel verlagert sich signifikant nach vorne, kompensierend tritt nur die Zunahme des Bodeneffektes mit zunehmender Bodennähe ein.
Könnten diese Turbulenzen durch einsetzende Strömungsabrisse das Flattern des Fahrtmessers erklären?
Ich habe nie Stallübungen mit einer C172 gemacht...
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6:45 - man kann auch das Seitenruder benutzen. Bringt performance.
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"Ansteigendes Gelände. Gerade in den Bergen. "
Köstlich! Im Flachland hingegen verursachen Berge oder ansteigendes Gelände eher selten Probleme ;-)
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"Fahrtwindabnahme im Steigflug: AoA sinkt
Fahrtwindabnahme im Sinkflug: AoA steigt
Fahrtwindabnahme im Level-Flight: AoA bleibt (theoretisch) gleich"
Also hierzu habe ich leichte Zweifel, es sei denn im Sinkflug ist der Anstellwinkel negativ (Rückenflug?)..;-)
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Scherzkeks
Ich präzisiere:
1. in den Bergen (damit meinte ich vor allem Alpen) gibt es häufiger ansteigendes Gelände rund um den Platz
2. Optisch wird man oft von den hohen Bergen rund um den Platz getäuscht und erachtet die unmittelbare Umgebung des Platzes als eher flach ohne die vermeintlich leichte Steigung von einigen 100ft/m (Achtung, das war Flieger Jargon) zu bemerken. Erst wenn es zu spät ist.
Habe aber dein ;-) zu Kenntnis genommen
Gruß
Thomas
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> "Fahrtwindabnahme im Sinkflug: AoA steigt"
Also hierzu habe ich leichte Zweifel, es sei denn im Sinkflug ist der Anstellwinkel negativ (Rückenflug?)..;-)
>
Für Dich, Max, immer gerne... Stell' Dir die Pitch-Attitude etwas weniger krass vor, dann passt es. Und wenn Du 1 Sekunde später die Pitch-Attitude nicht korrigiert hast, geht's vermutlich Richtung ganz hoher AoAs...
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Ich glaube, da liegt ein Denkfehler vor:
"Fahrtwindabnahme im Sinkflug: AoA steigt
Fahrtwindabnahme im Level-Flight: AoA bleibt (theoretisch) gleich
... bei gleicher Pitch-Attitude."
Und in Deinem "Max-Beispiel": "konstant 1000ft/min Sinken"
Wenn Du eine Böe von hinten erwischt die Deine TAS schlagartig von 70 auf 50 KTS herabsetzt, wirst Du bei konstanter Pitch Attitude nicht die Sinkrate beibehalten können, die Erhöhung des Anstellwinkels KOMMT ja -ENTWEDER von einem größeren Pitch um die Rate bei niedrigerer Geschwindigkeit beizubehalten
-ODER kurzzeitig bei gleichbleibendem Pitch durch die Erhöhung der Sinkrate.
Beides zugleich konstant (pitch und Rate) bei geringerer Speed geht nicht, sonst könntest Du im Umkehrschluss beim Beschleunigen nie mehr ausleveln...
Und es darf für das Prinzip "Anstellwinkel vs. Böe" keinen Unterschied machen (und nicht das Gegenteil bedeuten) ob Du steigst oder sinkst. AFAIK.
EDIT:
Übrigens ist das "Alpha" in Deinen Grafiken keineswegs der Anstellwinkel sondern der Sinkgradient/trajectory/Gleitweg, wie immer man es bezeichnen will.
Also der Gradient zwischen Horizontal- und Vertikalbewegung, und logischerweise bei gleichbleibender Vertikalgeschwindigkeit größer mit verringerter Horizontalgeschwindigkeit (Groundspeed!).
Für den Steigflug bedeutet das auch, das ein Flugzeug mit geringer Steigrate im Gebirge trotzdem eine besseren Gradienten aufweisen kann wenn die Horizontalgeschwindigkeit ebenfalls sehr niedrig ist, mit ein Grund für das gute Abschneiden von Ultralights oder Motorseglern im Vergleich zu einer schnellen Einmot.
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P.S. Um es einfacher zu schreiben (und das war der Grund, warum ich überhaupt angefangen habe, zu diskutieren):
- Bei der Rückenwind-Böe (deren Dauer man naturgemäß nicht kennt) und langsamer Geschwindigkeit um des Überlebens willen bitte "Nase runter", wenn es irgendwie geht. Und / oder Vollgas. Das Flugzeug wird NICHT zwingend ganz schnell wieder die ursprüngliche TAS einnehmen, denn dafür muss es bei gleichbleibendem Rückenwind ganz normal beschleunigen.
- Beim Steigflug hat man dafür vermutlich minimal etwas mehr Zeit als beim Sinkflug, weil der AoA anfangs zunächst nicht Richtung Stall geht (sondern in das Gegenteil) - dafür ist der Auftriebsverlust deutlicher als beim Sinkflug (wegen niedrigerem AoA). Den Moment der teilweisen Schwerelosigkeit, während der Steig- in den Sinkflug übergeht, kann man nutzen, um die Nase runter zu drücken.
Post-EDIT: Das war natürlich nicht an Dich gerichtet, Max.
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Grrrh: Ich habe wohl meine Antwort an Dich, Max, wegeditiert:
Du, Max, beschreibst, was sich nach dem Einsetzen der Böe entwickelt bzw. zu tun ist. Ich beschreibe, was im Moment des Einsetzens der Böe passiert. Sekunde(nbruchteil) 0.
Beides stimmt m.E. für sich.
Natürlich ist "Gleitweg-Winkel" nicht der AoA.
AoA = "Gleitweg-Winkel" + Pitch über Horizont + Einstellwinkel ("wie hat der Hersteller den Flügel rangeschraubt?")
Pitch ist aber als konstant genannt, Einstellwinkel eher auch, also bleibt als Variable der Gleitwegwinkel, und der wird im Sinkflug mit dem Einsetzen der Böe zunehmen. Der AoA nimmt also im Sinkflug bei Einsetzen der Böe initial durch die Gleitwegkomponente (auf die Luft bezogen) zu, beim Steigflug sinkt er (initial).
Wird der Pitch jetzt nicht korrigiert ("Nase runter"), wird durch schnell einsetzendes Sinken der AoA weiter erhöht, weil die vertikale Komponente deutlich schneller zunimmt, als der Motor wieder in der horizontalen Komponente beschleunigen kann. Trotz höherem AoA. Dies wird auf jeden Fall für niedrigere Geschwindigkeiten so gelten.
Im Steigflug wird der zunächst geringere AoA sehr schnell in einen höheren AoA umschlagen, sobald das Sinken einsetzt. (KORREKTUR: Sogar deutlich früher, weil wir im Steigflug eine höhere Pitch haben).
Wir beide würden als Reaktion die Nase runternehmen, sofern ein paar Meterchen Höhe vorhanden sind, um insbesondere wieder die TAS herzustellen. Also den AoA reduzieren.
Richtig ist auch:
Und es darf für das Prinzip "Anstellwinkel vs. Böe" keinen Unterschied machen (und nicht das Gegenteil bedeuten) ob Du steigst oder sinkst. AFAIK.
Wenn wir die Steig/Sinkrate beibehalten wollen, muss die Auftriebskraft gleich der Gewichtskraft sein, die ohne vertikale Beschleunigung / Bremsung konstant bleibt. Daher ist der AoA bei gleicher Sink/Steig-Rate und gleicher TAS auch identisch, egal ob Steig-, Level- oder Sinkflug. Unterschiedlich ist der Pitch (Winkel über Horizont), weil der "Gleitweg" einen unterschiedlichen Winkel hat.
Sind wir damit in Sachen "Principles of Flight" in Sync? Hatte das Fach vorletzte Woche bei Peter (Luthaus), aber vielleicht bin ich auch ein schlechter Schüler :-)
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So, jetzt ist das mit dem Anstellwinkel geklärt. Bleibt aus meiner Sicht der Teil hier:
tut er auch nicht - aber in einem Windsprung-Szenario, wo plötzlich (und nur dann spielt es eine Rolle) der Rückenwind um 10 kts zunimmt, wird zwar im ersten Moment die IAS sinken, das Flugzeug wird aber irgendwann ganz ohne Leistungsüberschuss wieder die ursprüngliche IAS erreichen (bei gleichem Anstellwinkel und Powersetting).
Siehe Dein Beispiel mit dem Ballon: IAS 0 kts --> Durchsteigen Windscherung von 10kts --> im ersten Moment IAS 10 kts --> kurz danach wieder IAS 0 kts. Ganz ohne Motorleistung...
Das kann nicht stimmen. Für den Ballon schon, aber nicht für das Flugzeug. Das kehrt mit Hilfe des Rückenwindes definitiv nicht ohne überschüssige Motorleistung zu einer gegenüber dem Wind höheren Geschwindigkeit zurück (was in einer Fahrtzunahme in IAS zu erkennen wäre). Je nachdem, wohin dich der Wind auf der Polare versetzt, ist sogar sehr viel Leistungsänderung nötig.
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Das stimmt DANN, wenn man dem ausgetrimmten Flugzeug ohne Steuereingriff erlaubt, nach wenigen Amplituden wieder den getrimmten AoA bzw. Speed anzunehmen, auch unter Höhenverlust. Funktioniert mit UL oder Segelflieger genauso wie mit Airbus im direct law oder ohne Hydraulik. Lässt sich (sofern gut getrimmt mit vorderer Schwerpunktlage) allein mit Schub recht gut steuern, das hat auch den Kollegen in Baghdad das Leben gerettet mit dem A300-Frachter.
Man sollte eben bei jeder Aussage die Randbedingungen genau mit anführen :-)
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Der letzte Absatz nach "richtig ist auch" stimmt, aber das:
"Pitch ist aber als konstant genannt, Einstellwinkel eher auch, also bleibt als Variable der Gleitwegwinkel, und der wird im Sinkflug mit dem Einsetzen der Böe zunehmen. Der AoA nimmt also im Sinkflug bei Einsetzen der Böe initial durch die Gleitwegkomponente (auf die Luft bezogen) zu, beim Steigflug sinkt er (initial)."
stimmt nicht. Das widersprcht dem letzten Absatz und der Logik. Ohne zusätzlich verfügbaren Schub ist sowohl im Steig- als auch Sinkflug das Nachdrücken die einzige Möglichkeit, den AoA zu verringern. Das bräuchte ich ja nicht wenn das im Steigflug ohnehin passierte..
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Ja, gut, klar, wenn ich 500ft potentielle Energie aufgebe, kann ich von 60kn auf 80kn beschleunigen ohne den Throttle anzufassen. Oder ich montiere Raketen an den Flügel. Aber ganz ohne zusätzliche Energie werde ich die 80kn nicht mehr erreichen (ein weiterer Windsprung täte es auch).
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Du "mogelst" gegenüber der ursprünglichen Aussage, indem Du Schub und oder Höhe anführst.
Die Aussage stimmt dann, wenn Du
- Höhe opferst, oder
- Schub gibst (letzteres war aber explizit ausgeschlossen)
Für die 20 kt wären das etwa 17 ft Höhe bei gleichem Powersetting, wenn es Dir / dem Flugzeug gelingt, den AoA sehr schnell nachzuführen (Nase runter). Diese Zahl stimmt nicht genau, sondern hängt davon ab, ob Du mit der neuen TAS in der Powercurve so liegst, dass durch die TAS-Abnahme Excess-Power entsteht (hohe Geschwindigkeit, dann ist der Höhenverlust geringer) oder das Gegenteil der Fall ist (niedrige Geschwindigkeit, dann ist der Höhenverlust größer).
Wenn der AoA mit der Böe im Stall-Bereich liegt, sind es deutlich mehr. Wenn Du dabei den Pitch auf Biegen und Brechen hälst, wird es Dir eher nicht gelingen, den Ausgangszustand wiederherzustellen.
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500 ft ist theoretisch zu viel.
20 Knoten sind etwa 10 Meter/Sekunde. Die hast Du nach 1 Sekunde freiem Fall, wobei 5 Meter Strecke zurückgelegt werden. Genauer sind es etwa 17 ft.
Ob es der freie Fall ist oder das Auto ohne Roll- und Luftwiderstand, das die Schräge hinabrollt, spielt dabei keine Rolle (das ändert nur die Zeit).
EDIT: Oder mache ich da einen Denkfehler?
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Meine 500ft waren rein illustrativ. Erfahrungsgemäß reichen 17ft aber definitiv nicht, um 20kn zu beschleunigen. Vermutlich vernachlässigt Deine Berechnung den Luftwiderstand zu stark? Wen. Ich jetzt auf Erfahrung basierend hätte raten müssen, dann hätte ich so auf min. 100ft getippt, um in einer C172 20kn aufzuholen (für 60-80kn braucht man ja weniger Höhe als für 80-100kn). Ich werde das mal nachfliegen!
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PS der Luftwiderstand führt das Ganze einer Grenzwertfunktion zu. Beispiel Freifall: Da gebe ich nach ca. 10-15 Sekunden laufend potentielle Energie auf, ohne kinetische hinzuzugewinnen. Verwandle die potentielle Energie nur in Schall und Wärme und kinetische Energie der verdrängten Luft.
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Das stimmt DANN, wenn man dem ausgetrimmten Flugzeug ohne Steuereingriff erlaubt, nach wenigen Amplituden wieder den getrimmten AoA bzw. Speed anzunehmen, auch unter Höhenverlust.
Genau so war mein Beispiel gemeint. Klar, wenn es wirklich einen Windsprung mit nachlassendem Gegen- bzw. zunehmendem Rückenwind gibt, dann ist erst mal die Climb Rate reduziert. Wenn man aber nichts anfasst, erreicht man nach kurzer Zeit wieder den Zustand vor dem Windsprung. Diese Aussage hattest Du, Lutz, interpretiert als "der Rückenwind beschleunigt das Flugzeug auf eine höhere IAS". In gewissem Sinne tut er das sogar - das Flugzeug überwindet seine Trägheit und passt sich dem Bewegungsvektor des umgebenden "Luftpakets" an.
Im Extremfall (= es war schon vorher nur marginales Steigen da) kann das natürlich bedeuten, dass das Flugzeug in dieser Beschleunigungsphase sinkt. Und wir sind uns, glaube ich, auch alle einig, dass das Gesamtsteigen (über die Strecke sowieso, aber auch über die Zeit) in diesem Szenario geringer ist als wenn es keine Windsprünge gibt. Das reduzierte Steigen, bis wieder Vx oder Vy anliegen, holt man nicht mehr auf.
Tobias
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Es wird schwierig, hier messbare Werte zu ermitteln. Vielleicht am ehesten, wenn man mit Best-Glide im Levelflug, also dem entsprechenden Power-Setting, in den Sinkflug übergeht. Aber auch hier wirkt die Zunahme des dynamischen Widerstandes gegen die vollständige Realisierung des Speed-Gewinns durch Höhenabgabe.
Und, was wir noch nicht berücksichtigt haben bei unseren Rückenwind-Böen-Szenarien: Auch das "Nase runter" gibt es nicht umsonst. Das Initiieren und Beenden der Rotationsbewegung kostet ebenfalls Energie, und zwar umso mehr, je heftiger es ausgeführt wird.
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Hallo Tobias,
das kann ich immer noch nicht nachvollziehen. Angenommen, Du fliegst mit geradeaus mit 60kn. Jetzt setzt ein Wind von hinten ein, der Deine IAS auf 40kn reduziert.
Verstehe ich es richtig, dass Du sagst, ohne Zugabe von Energie durch Motor oder Höhenverlust werden sich wieder die 60 KIAS einstellen?
LG
L
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Hi Georg,
ja, vor allem, weil diese Werte für jedes Flugzeug und für jedes Powersetting und für jeden Beladungszustand unterschiedlich sein werden.
Am einfachsten kann man das mal power off probieren. Einfach in Form einer stall Übung. Wieviel Höhe benötige ich, um zB vom Einsetzen der Stall Warning durch Nachdrücken 20kn zu gewinnen?
Exzessives Nachdrücken selbst sollte hier eigentlich nicht zu einem Verlust kinetischer Energie führen, wenn wir aerodynamische Verluste durch den Höhenruderausschlag außer Acht lassen. Je stärker Du nachdrückst, um so eher wirst Du die Geschwindigkeitszunahme erreichen (so der Motor mit Sprit versorgt bleibt).
Abfangen hingegen kann viel Energie fressen.
Du kannst ein Kunstflugzeug bspw. bei full power und erreichter Manövergeschwindigkeit so hart abfangen, dass die Geschwindigkeit nicht weiter zunimmt, obwohl 300PS den Flieger noch nach vorne zerren.
LG
Lutz
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