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117 Beiträge Seite 1 von 5
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"Beschleunigen" bedeutet, dass, wenn ein Wind
von Crosswind auf Tail von - sagen wir - z.B. 20 kt - dreht, ich diese
20 kt mit meinem in der Höhe knappen Leistungsüberschuss erzielen muss,
ohne an Steigen zu denken.
- 1000 kg über 15 Meter kriegen = 10.000 N * 15 m = 150.000 Nm
- 1000 kg um 20 kt beschleunigen = 50.000 Nm Wenn der Pilot also 20 kt Tailwind dynamisch bekam, entsprach dies 5 Meter alternativem Höhengewinn. Das ist nicht sehr viel.
Es sind sogar noch weniger als 5 m, denn die Leistung zum Beschleunigen muss (im Gegensatz zur Steigleistung) nicht vollständig vom Motor aufgebracht werden. Primär beschleunigt ja der Rückenwind das Flugzeug (streng genommen tut er das nicht, aber ich habe nicht damit angefangen, den Boden als Bezugssystem für ein fliegendes Flugzeug heranzuziehen ;-)).
Andererseits benötige ich ca. 77% mehr Bahn,
um statt auf 60 kt auf 80 kt zu kommen, wenn ich von linearer
Beschleunigung ausgehe (was zu optimistisch ist). Das ist der Hauptfaktor...
Tobias |
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@ZZZ sind es nicht nur ISA plus 4?
@Tobias Wie jetzt, der Wind beschleunigt in der Hauptsache und der Motor nur zum Teil? Das möchte ich aber sehen, dass ein Rückenwind Dich auf eine höhere IAS beschleunigt. Denke Dir mal einen Ballon mit Geschwindigkeitsmesser. Am Boden zeigt der zehn Knoten. Was zeigt er nach dem Start in 100m AGL?
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Wenn die Luft trocken ist, geht das alles.
Ich bin gerade in USA und habe mit der Family einen Rundflug gemacht vom Grand Canyon National Park Airport, über GRand Canyon, Monument Valley (Zwischenlandung), danach über Lake Powell nach Paige (wieder Zwischenlandung zum Tanken), danach zurück zum GCNP Airport.
Flieger: eine Cessna 206 Turbo. 5 Personen, davon 2 Kinder, voll getankt. Höhe ca. 6500 Fuss, Temperatur zu Anfangs 35 Grad, in Monument Valley 41 Grad.
Bei keinem der Starts irgendwelche Probleme, allerdings mit Klappen 10° und 25° (soweit ich mich erinnere).
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> @ZZZ sind es nicht nur ISA plus 4?
Recht has'te!
7000 ft = 14 Grad weniger = 1 Grad nach ISA.
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> Wenn die Luft trocken ist, geht das alles.
Nö. Regen drückt die Parameter, aber trockene Luft macht nicht alles möglich.
Du bist eine Turbo-Maschine geflogen, und der explizite Sinn eines Turbos ist insbesondere die Leistung in der Höhe. Und Dein Leistungsgewichtquotient war ohnehin mutmaßlich deutlich besser als der einer normalen C172.
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Nicht nur Regen, auch hohe Luftfeuchtigkeit verringert die Motorleistung. Ist aber nicht der Hauptfaktor.
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Das möchte ich aber sehen, dass ein Rückenwind Dich auf eine höhere IAS beschleunigt
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...
Tobias
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In dem Video des abgebrochenen C172 Starts am Big Bear Flugplatz, ist es interessant den Fahrtmesser zu beobachten (z.B. bei 4:51 & 6:16 im Video). Man sieht wie unruhig die Nadel ist. Ab und zu macht sie Sprünge von +/- 5 Knoten.
Es gibt noch ein Video vom geglückten Start am nächsten Tag:
Hier ist die Nadel des Fahrtmesser ruhig und macht keine Sprünge.
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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).
Zunächst einmal ändert sich - gleiche Pitch-Attitude vorausgesetzt - ganz automatisch der Anstellwinkel, wenn der Fahrtwind durch plötzlichen Rückenwind nachlässt.
Zum anderen: Wenn Dich der Rückenwind auf die andere Seite der Powercurve setzt, bist Du im Sackflug und kommst im Zweifelsfall erst unter dem Opfern von Höhe wieder auf die gesunde Seite der Powercurve.
Vx ist übrigens hier für die C172 mit 65 kt in 10.000 ft und 60 kt auf 0 ft angegeben. Wenn das für die C172 aus dem Video stimmt und die Anzeige genau ist, und mich meine Augen nicht trügen (ich sehe da IAS-Werte unter 60 kt), dann war der Pilot auf der falschen Seite der Powercurve. |
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Back side of the power curve bist du, sobald du langsamer fliegst, als die Geschwindigkeit für den geringsten Widerstand. Da gibt's dann schon noch ein paar Reserven, bevor du Höhe aufgeben musst, um am Fliegen zu bleiben.
Ich verstehe auch nicht, weshalb sich der Anstellwinkel in einer Rückenwind-Böe automatisch ändern sollte. Aus meiner Sicht wird das Flugzeug einfach sinken, da weniger Auftrieb durch die reduzierte Umströmung der Tragfläche, aber der Anstellwinkel bleibt der selbe.
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Zunächst einmal ändert sich - gleiche
Pitch-Attitude vorausgesetzt - ganz automatisch der Anstellwinkel, wenn
der Fahrtwind durch plötzlichen Rückenwind nachlässt.
Du hast recht - eigentlich wollte ich Pitch Attitude schreiben. Aber "all else equal" wird sich nach dem Durchfliegen der Störung auch wieder der ursprüngliche Anstellwinkel einstellen. Zum
anderen: Wenn Dich der Rückenwind auf die andere Seite der Powercurve
setzt, bist Du im Sackflug und kommst im Zweifelsfall erst unter dem
Opfern von Höhe wieder auf die gesunde Seite der Powercurve.
Ja, diesen Effekt kann es geben. Aber bitte sprechen wir doch in diesem Zusammenhang von "Windscherungen" oder Turbulenzen - nicht vom "Rückenwind". Sonst zieht der halbinformierte Mitleser da wirklich die falschen Schlüsse... Tobias |
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Also ich kann nicht verstehen, woher die Änderung des Anstellwinkels kommen soll.
... und ob sich die gleiche IAS ohne Rudereingabe wieder einstellt, hängt meiner Meinung davon ab, ob sich das Flugzeug back side, oder front side of the power curve befindet.
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> Also ich kann nicht verstehen, woher die Änderung des Anstellwinkels kommen soll.
Fahrtwindabnahme im Steigflug: AoA sinkt
Fahrtwindabnahme im Sinkflug: AoA steigt
Fahrtwindabnahme im Level-Flight: AoA bleibt (theoretisch) gleich
... bei gleicher Pitch-Attitude.
Hier findet sich die Grafik zum Excess-Power: Excess power at 7500 ft bei der C172. Die Grafik zeigt zwar Flaps up, aber wie schnell der Abfall der Excess Power unterhalb von 60 kt ist, ist für Startklappenkonfiguration sicherlich nicht ganz anders.
Es "Scherwinde" zu nennen, ist eigentlich zu falsch für das Phänomen, aber ich werde jetzt immer "einsetzender Tailwind" schreiben... :-)
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Übrigens: Zum DR400-Wirbelschleppen-Absturz gibt es jetzt ein noch besseres Video der BfU:
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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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"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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> "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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