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9. Juli 2015: Von Alexander Callidus an Lutz D.
Weil schon alles, aber noch nicht von jedem:

Herrscht Konsens, daß ein ausgetrimmtes Flugzeug im unbeschleunigten Horizontalflug windlos (IAS 60 kts, GS 60 kts) mit einem Profil ohne wandernden Druckpunkt etc., wenn es in ein Gebiet mit 20 kts Rückenwind einfliegt (IAS 40 kts, GS initial 60 kts) und die Steuerung nicht angefasst wird (der Winkel zum Horizont bleibt gleich)

-nach einer gewissen Zeit wieder im Horizontalflug fliegt (IAS 60kts, GS 80 kts).
-sich tiefer wiederfindet, weil der Auftrieb mit (40/60)^2 eine bestimmte Zeit lang geringer war als das Gewicht?

Fragen: wird die Gesamtenergie des Fliegers verändert
-durch das Sinken (potentielle Energie wird aufgegeben)
-durch die Beschleunigung (kinetische Energie steigt GS 60 auf GS 80)
und wo kommt die Energie her?

These:
-die potentielle Energie wird nicht in kinetische Energie in Flugrichtung umgewandelt, sondern nur in kinetische Energie nach unten und Wärme über Reibung der Luft an der Oberfläche. Der Flieger ist zu betrachten wie ein Flugzeug im Flachtrudeln
-die Tatsache, daß sich durch das Sinken der Anstellwinkel der Fläche erhöht, führt nicht zu einer Beschleunigung nach vorne, sondern nur zu einem langsameren Sinken
-die Zufuhr kinetischer Energie durch den Wind ist für mich evident. Ein Teil der Luft hat danach eine geringere kinetische Energie, der Flieger eine größere. Der Flieger ist zu betrachten wie ein Ballon oder eine Daunenfeder.

In der Fliegerei würde man natürlich beim Start nicht warten, bis der Wind den Flieger auf 60 kts IAS beschleunigt hat (und man wieder auf der Bahn sitzt.....), sondern gleichzeitig ziehen und drücken für mehr Anstellwinkel und Geschwindigkeit. Dafür wurden ja die zwei Steuer im Flieger erfunden...
9. Juli 2015: Von Georg v. Zulu-eZulu-schwit-Zulu an Alexander Callidus
- Herrscht Konsens, daß ein ausgetrimmtes Flugzeug ... nach einer gewissen Zeit wieder im Horizontalflug fliegt (IAS 60kts, GS 80 kts).

Jein. Mein Flugzeug stallt bei 40 kt. Dabei könnte es abkippen und in einen ganz anderen Zustand geraten. Ein statisch und dynamisch in der Querachse stabiles Flugzeug sollte sich ohne Stall wie von Dir beschrieben verhalten. Wie Max schon schrieb: Hoffentlich stimmt der Schwerpunkt.

-sich tiefer wiederfindet, weil der Auftrieb mit (40/60)^2 eine bestimmte Zeit lang geringer war als das Gewicht?

Jein. Es findet sich tiefer wieder. Auf den fehlenden Auftrieb hat das (im o.a. Sinne) stabile Flugzeug reagiert, indem die Flügel ggü. dem Höhenleitwerk abgesackt sind, also die Nase (anders, als Du schreibst) runter ging, und das Flugzeug wieder Fahrt aufnahm.

Fragen: wird die Gesamtenergie des Fliegers verändert
-durch das Sinken (potentielle Energie wird aufgegeben)
-durch die Beschleunigung (kinetische Energie steigt GS 60 auf GS 80)
und wo kommt die Energie her?

Du wandelst Deine potentielle Energie in kinetische Energie um, mit einem gewissen Wirkungsgrad. Die ursprüngliche kinetische Energie von 60 kt GS hast Du beim Einflug in das Rückenwind-Luftpaket teils im Gesamtsystem der Luftmasse geparkt: Der Kubus von z.B. 20x20x20 Meter Luft, in dem Dein Flugzeug ist, hat nun eine deutlich höhere Masse und damit höhere Energie (gegenüber dem Erdboden als Referenz): Das Windrad, dass von dieser kinetischen Energie profitieren wollte, wird das ggf. merken.
9. Juli 2015: Von Alexander Callidus an Georg v. Zulu-eZulu-schwit-Zulu
Nein, Dein Flugzeug stallt nicht bei 40kts, dein Flugzeug stallt bei einem Anstellwinkel von etwa 14-17° (echt, CAS 40 kts bei MTOW? Das ist ja komfortabel). Das ist ja gerade mein Punkt. Eine geringere Geschwindigkeit ändert erst mal nichts, überhaupt nichts, außer daß der Auftrieb geringer wird. Für Änderungen der Konfiguration (Nase runter etc) gibt es keinen Grund. Gewichtskraft und Auftrieb sind nicht mehr im Gleichgewicht, der Flieger sinkt, that's all.

Jein. Es findet sich tiefer wieder. Auf den fehlenden Auftrieb hat das (im o.a. Sinne) stabile Flugzeug reagiert, indem die Flügel ggü. dem Höhenleitwerk abgesackt sind, also die Nase (anders, als Du schreibst) runter ging, und das Flugzeug wieder Fahrt aufnahm.

Für das Gedankenexperiment ist das Höhenleitwerk entbehrlich, nimm halt einen Tandemflügler


Du wandelst Deine potentielle Energie in kinetische Energie um, mit einem gewissen Wirkungsgrad.

Yepp, aber nicht in kinetische Energie in horizontaler Richtung, einverstanden?
9. Juli 2015: Von Georg v. Zulu-eZulu-schwit-Zulu an Alexander Callidus
Nein, Dein Flugzeug stallt nicht bei 40kts. Dein Flugzeug stallt bei einem Anstellwinkel von etwa 14-17° (echt, CAS 40 kts bei MTOW? Das ist ja komfortabel).

Handbuch: Enroute-Stall bei 47 kt KIAS, Prüfflug: Enroute-Stall bei 45 kt IAS.
Ich habe mich missverständlich ausgedrückt: Bei 40 kt *bin* ich im Stall.
In Sekunde 0,0 ändert sich beim Level-Flug tatsächlich gar nichts im AoA, nur der Auftrieb sinkt. Mit dem einsetzenden Sinken ändert sich die Anströmung Richtung höherer AoA, und zwar schnell. Wenn ich nun meine Nase nicht pronto fallen lasse, habe ich dank T-Leitwerk sogar die Bonus-Chance auf den Deep-Stall.

Du hast einen Widerspruch in sich zum stabilen Verhalten des Flugzeuges niedergeschrieben:
... die Steuerung nicht angefasst wird (der Winkel zum Horizont bleibt gleich)
Das ist eben nicht der Fall. Im Gutfall nimmt das Flugzeug, wenn Du die Steuerung nicht anfasst, die Nase runter und der Winkel zum Horizont (= Pitch) sinkt.

Ziehst Du oder der einfache Auto-Pilot hingegen gegen die Stabilitätskräfte des Flugzeuges die Nase auf gleichen Pitch, landest Du bei niedrigen Geschwindigkeiten im Stall. Beispiel: AF447.

> Für das Gedankenexperiment ist das Höhenleitwerk entbehrlich, nimm halt einen Tandemflügler

Auch ein Canard oder ein Tandemflügler werden, wenn sie statisch+dynamisch stabil gebaut (EDIT: und richtig beladen) und nicht zu sehr im Stall sind, die Nase runternehmen. (EDIT: "Zu sehr im Stall" ist ein schwieriger Ausdruck: Ich weiß nicht, ob jedes richtig beladene, stabile Flugzeug, von einem Hubschrauber aus der Höhe fallen gelassen wieder recovern würde).

> Yepp, aber nicht in kinetische Energie in horizontaler Richtung, einverstanden?

Nein. Erst einmal kennt die Tragfläche nur eine einzige "kinetische Energie", und das ist der Fahrtwind, und der kommt beim Sinken nicht von vorne, sondern von vorne-unten. Und je mehr Du das "von unten" zulässt, desto mehr näherst Du Dich dem Strömungsabriss / Stall an, wenn Du den Pitch sich nicht korrigieren lässt.

Ich verstehe nicht, wieso Du zwar davon ausgehst, irgendwann wieder bei 60 kt zu sein, aber keine horizontale Beschleunigung erzielen willst?
9. Juli 2015: Von Alexander Callidus an Georg v. Zulu-eZulu-schwit-Zulu
Wir meinen also: durch Rückenwind abnehmende Relativgeschwindigkeit führt nur zu einem Sinken, nicht zu einem Strömungsabriß (wenn nicht zur Auftriebserhöhung der Anstellwinkel erhöht wird). Durch das Sinken nimmt der AoA zu, obwohl das Flugzeug seine Lage (wohl aber die Position) im Raum nicht ändert. Man kann also (erstmal) mit einer Geschwindigkeit unterhalb der Stallgeschwindigkeit fliegen, ohne daß der Flügel stallt/die Strömung abreißt.

In der praktischen Fliegerei gibt es dann natürlich viele Faktoren, die für einen Geschwindigkeitanstieg sorgen (Pilot, Auslegung des Fliegers…)

Ich verstehe nicht, wieso Du zwar davon ausgehst, irgendwann wieder bei 60 kt zu sein, aber keine horizontale Beschleunigung erzielen willst?
Die erfolgt, aber in dem Modell nur durch den Wind. Ich will die horizontalen und vertikalen Kräfte sauber voneinander trennen.

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