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Warum Flachkurbler ein Schimpfwort für den ambitionierten Streckenflugpiloten ist oder mein Faden hängt schief und wieso steige ich trotzdem besser?

Es sind drei Dinge die im Wesentlichen zum besten Steigen im Bart führen:

  • Die Querneigung beim Kurbeln (kreisende Nutzung eines thermischen Aufwinds)
  • Das saubere Fliegen (Faden und Horizont an der richtigen Stelle halten)
  • Zentrieren, zentrieren, zentrieren

Um es vorweg zu nehmen, beim Kurbeln sollte die Querneigung 40±5° betragen. Weil das vielen Piloten unangenehm ist, kurbeln sie flacher und ärgern oder behindern sogar damit gegebenenfalls weitere Piloten im Bart. Aber wieso ausgerechnet steil kurbeln? „Weil’s der Landestrainer gesagt hat!“ - Es geht aber auch wissenschaftlicher: Die Polare eines Flugzeugs zeigt das Sinken bei ruhiger Luft zu einer bestimmten Geschwindigkeit im Geradeausflug. So eine Polare gibt es natürlich auch, wenn man nicht geradeaus fliegt sondern im Kreis mit Querneigung. Zu jeder Querneigung kann man eine Polare aufzeichnen. Da der Radius beim Kreisflug nur von der Geschwindigkeit und der Querneigung abhängt¹, wird statt der Geschwindigkeit der Radius in der Kreisflugpolare dargestellt. Es ergeben sich die grünen Linien in der abgebildeten Kreisflugpolare. Werden die Punkte des jeweils optimalen Sinkens zur Fahrt verbunden, erhält man eine Kurve: Die Kreisflugpolare. Hier kann jetzt abgelesen werden, dass bei 45° und einer Fahrt von 80km/h (bzw. einem Radius von 50m) das geringste Sinken 1m/s beträgt.


 

Jetzt muss man nur wissen wie stark der Aufwind bei 50m Radius ist. Eine gute Annährung sind die Aufwindmodelltypen von K.H. Horstmann von 1977. Alle weiteren Betrachtungen hängen natürlich stark von diesen Aufwindmodellen ab, aber in der Praxis hat sich gezeigt, dass sie meist passen. Die enge, schwache Thermik (A1) hat bei einem Radius von 50m etwa 2m/s Steigen. »Steigen – Sinken = Flugzeugsteigen im Aufwind« also steigt es mit 2m/s - 1m/s = 1m/s. Also fix mal eine Wertetabelle gezaubert:

Querneigung

60°

45°

40°

30°

20°

Saufen in m/s bei einer
Fahrt in km/h

2,00

1

0,8

0,69

0,59

90

80

77

73

70

A1- eng & schwach

0,34

0,94

1,01

0,56

-0,28

A2 - eng & gut

2,43

2,81

2,83

2,21

1,04

B1 - weit & schwach

-0,19

0,75

0,95

0,97

0,94

B2 - weit & gut

1,67

2,63

2,76

2,75

2,66

Aha, bei 40° macht man nix verkehrt, bei weiter Thermik ist durchaus auch mal 30° zum Erholen erlaubt. Ansonsten bitte keine Flachkurbler in engen Bärten. – Die richtige Querneigung kann man kontrollieren, indem man sich einen dünnen gebogenen Draht auf den Instrumentenpilz befestigt, der den richtigen (Öffnungs-) Winkel von 100° hat. Liegt ein Schenkel parallel zum Horizont, stimmt die Querneigung. Oder zwei diagonale Schrauben eines Instrumentes, z.B. Kompass auf dem Pilz in Flucht mit dem Horizont bringen (= 45° Querneigung).

 


 

Was für den Geradeausflug gilt, stimmt nicht automatisch für den Kreisflug. Das saubere Fliegen heißt nicht „Faden gerade“, wie es häufig gelehrt wird. Vielmehr sollte der Faden immer ein wenig nach außen wehen, um möglichst strömungsgünstig und damit widerstandsarm zu fliegen. Zum einen hat das mit der Anbringung des Fadens außerhalb des Schwerpunkts zu tun. Das kann schön beim Doppelsitzerfliegen beobachtet werden. Während vorne der Faden kräftig nach außen ausweht, jubelt der Co-Pilot: „ Mensch, dein Faden ist ja wie angenagelt in der Mitte!“

Zusätzlich wird der Rumpf durch die schneller steigende Luft umströmt und der Faden auch dadurch ausgelenkt. 5-10° Abweichung zur Flugzeuglängsachse in Summe sollten in Ordnung sein.

 


 

Sauber fliegen heißt aber auch, möglichst keine großen Fahrtschwankungen zu haben, also den Horizont an der gleichen Stelle halten.

Jetzt muss nur noch richtig zentriert werden, am einfachsten und effizientesten nach der Regel von Helmut Reichmann:

  • Steigen stärker => Querneigung flacher.
  • Steigen schwächer => Querneigung steiler.

Wichtig ist dabei ein sehr schnell reagierendes Vario zu benutzen und schon bei den Tendenzen mitzusteuern. Es ist auch unbedingt die Anzeigenverzögerung zu berücksichtigen. Lässt der Sitzdruck schon nach, bevor wieder steiler gesteuert wurde, oder bleibt man steil wenn es besser steigt, war man zu langsam und verliert den Aufwind. Hier hilft nur üben, üben, üben. Weitere Variationen zum Zentrieren entwickeln sich dann schon von alleine, wenn man versucht sich den Aufwind plastisch vorzustellen und einem bewusst ist, wo hingesteuert werden muss, damit man einen konzentrischen Kreis um das Zentrum fliegt.

 

¹ [r= v²/(tan(a)*g mit r= Radius, v= Fahrt, a= Querneigung, g= 9,81m/s ²]

 

Diese Zusatzseite wurde heiß diskutiert auf streckenflug.at. Hier die Beiträge:

geschrieben von: Herbert Lehner ()

Datum: 15.12.08 12:24

Die Thermik strömt hier schon ganz schön eigenartig von unten um das Flugzeug! Kommt die Luft im "saufen" dann von oben? Oder bei Rückenwind von hinten?

Aerodynamiker an die Tastatur!!

1 mal bearbeitet. Zuletzt am 15.12.08 12:37 von chynek.

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Re: Kurbeln

geschrieben von: Fanny Kaplan ()

Datum: 15.12.08 13:06

Natürlich bewegt sich ein Flugzeug relativ zur umgebenden Luft. Ich könnte mir höchstens vorstellen, das wenn ich in eine vertikale Böe einfliege, das das Flugzeug kurzeitig, durch seine Massenträgheit, diese Bewegung nicht mitmacht, und es zu einen vertikalen Strömungsvektor kommt. Merkt man auch manchmal beim Kurbeln.

Übrigens, mein PPL Lehrer glaubte auch die Cessna 150 sei anfälliger als die Katana auf Gegenwind, obwohl beide etwa die gleiche Reisegeschwindigkeit haben. Er führt das auf die durch Nieten schlechtere Oberfläche der Cessna zurück.

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Re: Kurbeln

geschrieben von: Stefan ()

Datum: 15.12.08 13:53

Also wenn man mal im konstanten Steigen drin ist sollte die Strömung von "unten" nicht anders sein als beim Geradeausflug, schließlich sinkt das Flugzeug relativ zur Luftmasse auch nur mit dem Eigensinken. (Ok, abgesehen vom steilen Kreisen und damit größerem Sinken).

Vielleicht hat die Cessna150 deines Lehrers ja einen Lufthaken? ;-)

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Re: Kurbeln

geschrieben von: Tobi ()

Datum: 15.12.08 16:05

Also ich finde den Beitrag jedenfalls lesenswert, ob da jetzt ein Bild etwas fraglich dargestellt ist oder nicht... Die Grundidee dahinter ist sicher richtig, da kein Thermikschlauch schön konstant nach oben steigt.

Jedenfalls beinhaltet der Beitrag nicht das "schon hundert Mal Gehörte", sondern auch mir neue Aspekte wie z.B. die Fadenposition im Kreisflug. Und glücklicherweise ist das meiste völlig nachvollziehbar und daher aussagekräftig. Bitte mehr davon :-D

lg Tobi

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Re: Kurbeln

geschrieben von: dietmar ()

Datum: 15.12.08 16:12

Stefan schrieb: ...
> sollte die Strömung von "unten" nicht anders sein

> als beim Geradeausflug, schließlich sinkt das

> Flugzeug relativ zur Luftmasse auch nur mit dem

> Eigensinken. (Ok, abgesehen vom steilen Kreisen
> und damit größerem Sinken)

Ihr vergeßt vielleicht, daß nicht nur alle Bewegungen von evtl zu addierenden Geschwindigkeitsbeträgen und Richtungen bestimmt werden, sondern daß vor allem diese Richtungen bei Kreisbewegungen eines Körpers nicht mehr für alle Punkte des Körpers gleich sind.

So kommt die Luft im Kreisflug sogar immer mehr (als im konstanten Geradeausflug) von oben auf die Schnauze oder auf alles was vor dem Anstellwinkelbezugsmittelpunkt liegt. Dahinter kommt die Luft mehr von unten, je weiter hinten desto mehr.. (beim Steilkreisen nähert man sich den Verhältnissen beim Looping bzw übertrifft sie, wenn der Radius kleiner ist..)

Entsprechend kann man sich das mit der Kreiskomponente um die Hochachse vorstellen..(das eben war die Kreiskomponente um die Querachse)
Das Bild oben ist etwas unglücklich, weil es versucht die seitliche Schräge mit einer Frontansicht darzustellen...

1 mal bearbeitet. Zuletzt am 15.12.08 16:13 von dietmar.

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Natürlich strömt die Luft von unten...

geschrieben von: Markus ()

Datum: 16.12.08 07:10

...und zwar mit der Geschwindigkeit des Eigensinkens, das ist die relative Vertikalgeschwindigkeit zwischen Luft und Flugzeug (unabhängig vom Steigen oder Sinken) also mit gut 1m/s beim Kurbeln. Und das nicht nur beim Kreisflug, sondern immer entsprechend des Sinkens aus der/den Polaren.

Grüße

Markus

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Re: Kurbeln

geschrieben von: Dix ()

Datum: 16.12.08 10:35

aber nur als komponente bezogen auf den anstellwinkel !! (der wiederum von der fluggeschwindigkeit UND dem lastvielfachen UND der luftdichte abhängt...)

@dietmar: was ist ein "Anstellwinkelbezugsmittelpunkt" ?

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Re: Kurbeln

geschrieben von: dietmar ()

Datum: 16.12.08 11:19

@Dix: was heißt "als Komponente bezogen auf den Anstellwinkel"?

Ich würde ja sagen, alle Komponenten zusammen ergeben erst den Anstellwinkel..

@Anstellwinkelbezugsmittelpunkt: naja, soll der Punkt sein, an dem man den Anstellwinkel mißt. Da ja beim Fliegen mit konstanter Aufwärtsdrehung um die Querachse (=Kreisflug, Flugzeug im Profil gesehen) der Anstellwinkel eben von vorne nach hinten quasi konstant zunimmt, stellt sich schon die Frage, welchen Punkt man nimmt. Luftkraftmittelpunkt? =(?)Schwerpunkt? Glaube ich nicht ganz.

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Re: Kurbeln

geschrieben von: flutter ()

Datum: 16.12.08 12:53

Ich würde mal sagen, daß diese Anstellwinkelunterschiede (und auch die Schiebewinkeldifferenz Rumpfspitze - Schwanz) über die Rumpflänge bei den möglichen Kreisradien wirklich minimal sind und kaum meßbare Auswirkungen auf die Leistung haben...

Interessanter ist das Anwachsen der Flächenbelastung durch die Zentrifugalkraft im Kreisflug - theoretisch in der Kreisflugpolare überall gut erfasst und dargestellt.

Dabei wird allerdings neben der tatsächlichen Durchbiegung (und ggf Torsionsveränderungen) des Flügels unter Last und deren Auswirkungen auch der Mehrwiderstand des gezogenen Höhenruders wohl nicht mit eingerechnet - der 'kleine Flügel geringer Streckung (Höhenleitwerk)' könnte da schon einen ganz ordentlichen zusätzlichen induzierten Widerstand produzieren. Wäre mal interessant zu wissen, wieviel...

Das oft propagierte (und bei vielen Flugzeugen, besonders mit großer Spanweite sinnvolle) leichte 'in die Kurve schieben' (Faden ein wenig nach außen) bringt meiner Ansicht nach seinen Gewinnn kaum aufgrund des verringerten Rumpfwiderstandes, sondern durch a) die Tatsache, daß das Schieberollmoment des Flugzeuges dabei als abstützendes Moment wirkt, sprich weniger Gegenquerruderausschlag notwendig ist und damit weniger Widerstand erzeugt wird und b) daß sich vielleicht auch der Randwirbel an der Innenfläche bei dieser Anströmrichtung etwas verringert.

Bei kurzen Flügeln (mit geringerer Anströmgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den Spitzen von Innen- und Außenflügel) und meist auch weniger V-Form am Flügelende unter Last im Flug) bringt der Effekt weniger, und bei Flügeln mit Winglets kann je nach Auslegung schon bei leichtem Schieben die Strömung am Winglet gestört werden (kürzere laminare Laufstrecke, oder sogar Ablösungen beim Schieben).

Wäre mal ein interssantes Forschungsthema - sowohl theoretisch als auch praktisch.

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Re: Kurbeln

geschrieben von: circleinsink ()

Datum: 16.12.08 13:08

Anstellwinkelbezugsmittelpunkt, Anströmgeschwindigkeitsdifferenz, Torsionsveränderungen ... ein sicheres Zeichen, dass der Winter begonnen hat. Am meisten gewinnt man noch immer dadurch, dass man den besseren Bart oder die bessere Linie findet.

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Re: Kurbeln

geschrieben von: chiguel ()

Datum: 16.12.08 23:19

Anonymer Benutzer schrieb:

> Ich würde mal sagen, daß diese

> Anstellwinkelunterschiede (und auch die

> Schiebewinkeldifferenz Rumpfspitze - Schwanz)

> über die Rumpflänge bei den möglichen Kreisradien

> wirklich minimal sind und kaum messbare

> Auswirkungen auf die Leistung haben...

Stimme dem voll und ganz zu! Ausserdem lassen sich nicht einmal 2° Auswehen des Fades für einen Einsitzer in Steilkreisen mit diesem Ansatz erklären.

>[...]

> Das oft propagierte (und bei vielen Flugzeugen,

> besonders mit großer Spanweite sinnvolle) leichte

> 'in die Kurve schieben' (Faden ein wenig nach

> außen) bringt meiner Ansicht nach seinen Gewinnn

> kaum aufgrund des verringerten Rumpfwiderstandes,

> sondern durch a) die Tatsache, daß das

> Schieberollmoment des Flugzeuges dabei als

> abstützendes Moment wirkt, sprich weniger

> Gegenquerruderausschlag notwendig ist und damit

> weniger Widerstand erzeugt wird und b) daß sich

> vielleicht auch der Randwirbel an der Innenfläche

> bei dieser Anströmrichtung etwas verringert.

ad a) Ein ausgezeichneter Gedanke. ( b) kann ich nicht beurteilen.) Und ausserdem ist das somit das erste Mal, dass ich eine brauchbare Erklärung für das nicht schiebefreie Kreisfliegen lese.

> Wäre mal ein interssantes Forschungsthema – sowohl

> theoretisch als auch praktisch.

Die Hypothese ist da, belegen wird man sie wohl können - wäre somit was für ein paar EU Mrden.

btw: Alle, die sich über die Forumsthemen mokieren, seien an Reichmann erinnert (sinngemäß : Talent und Übung ergänzen sich; Wissen lässt sich durch nichts ersetzen.

Grüsse Michael

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Re: Kurbeln

geschrieben von: Jorsch ()

Datum: 17.12.08 11:24

Hallo

Jeder der ernsthaft Segelfliegen betreibt, hat sich bestimmt schon einaml Gedanken zur Aerodramatik gemacht.

Wenn jemand seine Gedanken zur Diskussion zu bringt, sollte dieser nicht zerfetzt werden, vor allem nicht von jenen die in der Verbandsspitze stehen. Sowas schreckt andere ab. Eigtentlich sollte der Flugsicherheitsinspektor des LVB von stammtischähnlichen Äußerungen Abstand nehmen. Vorallem wenn sie unangebracht sind.

Der Aufsatz ist gut und erläutert auf einer recht anschaulichen Weise eine Grundlage zum erfolgreichen Segelfiegen richtig und plausibel.

Jorsch

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Re: Kurbeln

geschrieben von: flutter ()

Datum: 17.12.08 13:15

Du meinst sicher Herbert's Bemerkung zur Anströmung?

Die ist im Artikel allerdings, gelinde gesagt, 'ungeschickt' dargestellt: Auch im Kreisflug kommt sie von vorne - wird die Komponente von unten (durch Einflug in stärkeres Steigen) zu hoch, stallt der Flügel (seht mal in Ca über alpha Polaren, wie klein der Anstellwinkelunterschied zwischen Flug mit Maximalauftrieb zu Stall ist...).

Übrigens - Helmut Reichmann flog selbst einen recht interessanten und effizienten 'Thermikstil' (damit hat er mich selbst auch mal 'brutal ausgekurbelt'...): Einen Mix aus McCready-Sollfahrtflug und Dynamischem Segelflug (Ausnutzen der räumlichen Windscherungen, die sich durch unterschiedlich stark steigende Luftmassen im 'Bart' einstellen. In 'ruppiger, blasiger' Thermik, wie an diesem Tag, 'eiert' der Flieger dabei im Kreis mit ständig wechselnder Schräglage und Längsneigung durch ein 'ansehnliches' Höhenband. Höchst effektiv, ich hab's versucht nachzufliegen und stieg auch spürbar besser, allerdings wurde mir nach 10 (sehr erfolgreichen) Minuten dieser Kurbelei vom eigenen Fliegen schlecht, und sobald andere in ähnlicher Höhe im Bart sind, die 'konstant und sauber' kurbeln, wird's auch recht gefährlich.

Zum Unterschied der Fadenanzeige vordere / hintere Haube: Durch Rundung und Anstieg der vorderen Haube weht der Faden dort deutlich stärker aus als auf der Hinteren, deren Oberfläche fast paralell zur Rumplängsachse ist. Beweis: Einfach mal im Geradeausflug schieben, und der Faden-Auslenkungsunterschied vorne-hinten wird fast derselbe sein wie beim Schieben im Kreisflug beobachtet.

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Re: Kurbeln

geschrieben von: Jorsch ()

Datum: 18.12.08 18:02

Hallo Flutter,

einmal mit Reichmann um die Wette zu kurbeln wäre auch meins gewesen.

Ich hatte auch schon so ähnliche erlebnisse. Ich bin mehr ein Genussflieger (äh Flachkurbler), der lieber auch mal im Endflug noch am Platz einen 0-Schieber auskurbelt statt auf eine gute Schnittgeschwindigkeit zu achten.

Ich saß einmal ganz alleine in einem wunderschönen Superbart. Als sich ca 10- bis 30 Flugzeuge unter mir einreihten. Der Hornberg der läßt grüßen. Kamen die Burschen doch tatsächlich langsam näher. Da wurde ich aber hektisch und versuchte dass mich diese Wettbewerbsflieger nicht einholten was mir dann auch gelang. Das tat gut.

Der Wettbewerb und das letzte rauskitzeln ist auch nicht meins.

Gemütlich und so weit wie möglich kommen.

Jorsch

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Re: Kurbeln

geschrieben von: Gregor Gaida ()

Datum: 26.12.08 17:31

Hi,

ich bin Flachkurbler und stehe auch dazu. Jedenfalls kurble ich meist flacher als Alle anderen. Das mich jemand auskurbelt, oder auch nur näher kommt passiert mir trotzdem so gut wie nie, trotz der schweren Bomber die ich bisher flog (DG300T und DG1000T).

Ein ruhig und zentriert geflogener Kreis nützt mehr als das aufgeregte, verlustbringende "Rühren" mit Vollausschlägen.

Außerdem finde ich "meine" Art viel entspannender.

Nur meine Meinung

 

 




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