Fahrtmesser (max. Geschwindigkeit)

Diskutiere Fahrtmesser (max. Geschwindigkeit) im Luftfahrtgrundlagen Forum im Bereich Grundlagen, Navigation u. Technik; Mir lässt seit einigen Tagen eine (ich befürchte einfache) Frage keine Ruhe mehr. Ich hatte letztens eine einfache Abbildung von dem Aufbau eines...

Moderatoren: Learjet
  1. #1 Heizer Maddin, 24.11.2009
    Heizer Maddin

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    Mir lässt seit einigen Tagen eine (ich befürchte einfache) Frage keine Ruhe mehr. Ich hatte letztens eine einfache Abbildung von dem Aufbau eines Fahrtmessers in der Hand. Dieser Fahrtmesser hatte einen zweiten Zeiger für die max. Geschwindigkeit. Dieser nach meinem Wissen mit steigender Flughöhe auch langsam mit steigt. Wenn ich die Abbildung richtig verstanden habe wurde für den Zeiger für die max. Geschwindigkeit einfach eine Aneroiddose eingebaut, um die Flughöhe mit einzubinden.
    Was ich mich nun frage ist, warum kann ich mit zunehmender Höhe schneller fliegen? Oder vielleicht anderes: Warum nimmt die erlaubte max. Geschwindigkeit mit abnehmender Höhe ab?
     
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  3. L29

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    mit dem Luftdruck hängt auch die Luftdichte und somit auch der Luftwiderstand/ Staudruck ab, bei gleichbleibender Geschwindigkeit nimmt dann auch der Luftwiderstand ab, je höher du fliegst.
     
  4. gero

    gero Alien

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    Hallo,

    aber vorsicht, bei vielen (kleinen) Flugzeugen sinkt die zulässige Höchstgeschwindigkeit (vne) mit der Flughöhe. Ursache dafür ist, daß die wahre Geschwindigkeit (TAS) gleich bleibt, die angezeigte Geschwindigkeit (IAS) jedoch durch den abnehmenden Luftdruck abnimmt. Die Luftkräfte nehmen mit abnehmender Luftdichte ab, die kritischen Geschwindigkeiten (Schwingungsbelastung "Flattern") sind jedoch von der wahren Geschwindigkeit abhängig. In den Flughandbüchhern z.B. von Leistungssegelflugzeugen gibt es dazu Tabellen ...

    gero
     
  5. #4 tigerstift, 24.11.2009
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  6. #5 Schorsch, 25.11.2009
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    Die meisten Kleinflugzeug sind auf eine bestimmte Indicated Airspeed begrenzt, und in der steckt die Luftdichte bereits mit drin. Eine Verschiebung der Max Airspeed wäre nur dann vorstellbar, wenn Machzahleffekte mit rein spielen. Ich glaube einige späte WKII Jagdflugzeuge hatten entsprechende Limitationen für große Höhen. Selbst bei Segelflugzeugen kann ich es mir schwer vorstellen, höchstens weil der laminare Luftstrom sich mit steigender Höhe (und dementsprechend sinkender Temperatur) anders gestaltet.

    Eine VMO von 200 KCAS (Knots Indicated Airspeed) entspricht immerhin 370 km/h, und damit ist man ab 10km immer noch unter M0.6.
     
  7. gero

    gero Alien

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    Hallo Schorsch,

    Das hat nichts mit Machzahleffekten zu tun.

    Ein Beispiel aus dem Flughandbuch der DG-1000S S. 9

    Ursache wie oben geschrieben, die vne wird stark von der Schwingungsproblematik bestimmt, und die ist von der TAS abhängig.

    gero
     
  8. #7 Chopper80, 25.11.2009
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    KCAS ist Knots Calibrated Airspeed
    KIAS ist Knots Indicated Airspeed

    Unterscheiden sich je nach Luftfahrzeugmodell ( Tabellen im jeweiligen FHB ) mehr oder weniger.

    C80
     
  9. #8 Schorsch, 25.11.2009
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    Das kann dann aber nur bei sehr "weichen" Flugzeugen sein, oder? Es handelt sich also tatsächlich um ein Machzahlproblem (TAS ~ Machzahl) bzw. um eine Geschichte der Reynoldszahl, weil

    270 km/h = 146 KIAS >> M.22@0ft
    205 km/h = 111 KIAS >> M.28@26000ft

    anscheinend bei 4000m eben die Crossover Altitude ist und die Vne eher zur "Mne" wird mit ~ 0.28.
     
  10. #9 Heizer Maddin, 26.11.2009
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    Ich muss sagen, dass ich Einbisschen verwirrt war. Irgendwie hat keine eurer Antworten meine Frage richtig beantwortet, nur mir gezeigt dass irgendwas nicht stimmen kann. Wenn ich mir alles richtig durchlese und auch die Links, komme ich zu der Annahme, dass es genau anderes herum ist. Die max. zulässige Geschwindigkeit nimmt mit steigender Höhe ab. Daraufhin habe ich mir noch mal die Abbildung richtig angesehen. Dabei ist mir aufgefallen, dass ein Pfeil genau in die andere Richtung zeigt, was aber durch die schlechte Qualität schlecht zuerkennen war. Somit geht der Zeiger für die zulässige Geschwindigkeit langsam nach unten mit steigender Höhe.
    Jetzt ist es für mich auch wieder logisch und nachvollziehbar. :)

    Trotzdem danke für eure Mühe.
     
  11. #10 Schorsch, 26.11.2009
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    Die Sache ist auch nicht trivial: die maximale Geschwindigkeit nimmt ab, so viel ist sicher. Wieso, das ist eben die Frage.
     
  12. #11 Heizer Maddin, 26.11.2009
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    Das ist auch soweit richtig, aber meine Frage aus dem 1. Beitrag ging genau in die andere Richtung. ->
    Und genau das hat mich ja so gewundert. ;) Aber nach genauerem Hinsehen ist mir der Irrtum aufgefallen.
    Es liegt ganz einfach an der Schallgeschwindigkeit, die mit zunehmender Höhe immer kleiner wird. Somit wird bei gleich bleibender Geschwindigkeit die Machzahl immer größer bei zunehmender Höhe.
     
  13. #12 tigerstift, 26.11.2009
    Zuletzt bearbeitet: 26.11.2009
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    Ganz genau!
    Das Stichwort ist hierbei "Highspeedstall" und "Flattern". Auch im Unterschallbereich kann lokal an einem Tragflächenprofil schon eine Überschallströmung auftreten (kritische Machzahl). Daraus resultiert ein wesentlich erhöhter Widerstand (Verdichtungsstoss) und die Strömung fängt an sich unkontrolliert abzulösen (Verdichtungsstoss fängt an unkontrolliert zu wandern). Hierbei entstehen Vibrationen, Strömungsabrisse und ein Verlust der Steuerung.
    Entweder geht das Flugzeug in einem unkontrollierten Flugzustand oder die Struktur wird durch die Vibrationen zerstört.

    Es ist auch zu beachten, dass die Machzahl bzw. Schallgeschwindigt nur von der Temperatur abhängig ist (hohe Temperatur -> hohe Schallgeschwindigkeit, niedrige Temperatur -> niedrige Schallgeschwindigkeit)

    Die Geschwindigkeiten für die Vne sind unter 200kt die IAS und darüber (wegen der kompressibilität der Luft) die TAS. Darum ist bei Flugezeugen die unter 200kts operieren auch der Staudruck das Massgebende Element und bei Flugzeugen die über 200kts operieren die kritische Machzahl.

    Übringens wurde beim "Flattertest" des A380 ein Teil der Rumpf-Flügel Verkleidung genau durch diese Vibrationen abgerissen.
     
  14. #13 n/a, 26.11.2009
    Zuletzt von einem Moderator bearbeitet: 26.11.2009
    n/a

    n/a Guest

    Die Machzahl ist nur von der Temperatur abhängig, nicht von der Flughöhe. Sie verändert sich mit der Flughöhe, weil mit steigender Höhe auch die Temperatur abnimmt, hat aber mit der Luftdichte, wie man in der Formel sieht, nichts zu tun.

    Ma = v / √(κ*R*T)​

    Dabei ist nur die Geschwindigkeit v variabel, κ und R (die Gaskonstante) stellen die Eigenschaften des Gases dar, T ist die Temperatur.
     
  15. gero

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    Hallo,

    Ich bezweifle, daß bei den von mir genannten Flugzeugen (DG1000) und den dortigen vne-Bereichen Überschalleffekte eine Rolle spielen.

    gero
     
  16. #15 tigerstift, 26.11.2009
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    Hab ich das behauptet?:?!;)
     
  17. #16 tigerstift, 26.11.2009
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  18. #17 Schorsch, 26.11.2009
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    Die Höhe dient als Orientierung für die Temperatur, dem Piloten das Ablesen der TAT aufzubrummen wäre vielleicht zu viel. Daher nimmt man ein konstantes Verhältnis von Höhe und Temperatur an und baut etwas mehr Sicherheit ein.

    Meine Vermutung: aufgrund des Laminarprofils und dem geänderten Dämpfungsverhaltens der dünneren Luft kommt es bereits bei niedrigeren Geschwindigkeiten zu Flattererscheinungen. Und natürlich ist ganz entscheidend, dass diese Segelflieger utopisch hohe Streckungen haben und dementsprechend miese Steifigkeiten. Das wäre dann aber kein Machzahleffekt, an den ich ehrlich gesagt inzwischen nicht glauben möchte. Allerdings könnte es ein Effekt sein, der wie die Machzahl von der lokalen Temperatur abhängt.


    Hatte mal gehört, dass diese Verkleidung anfangs ganz gerne mal "abgelegt" wurden, auch ohne M.96+.
     
  19. #18 tigerstift, 26.11.2009
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    Hallo Schorsch,

    hier hab ich noch etwas gefunden:
    http://www.dg-flugzeugbau.de/dg1000-flattern-d.html#Flatterversuch

    Also ich als nicht Ing, verstehe das so, dass die elastizität der Luft und der "weiche" Flügel dort die Hauptrolle spielen.
     
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  21. #19 Acanthurus, 27.11.2009
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    Schorsch, du bist einfach zu lange bei den Airlinern gewesen ;)
    Es gibt Flatterphänomene, welche völlig frei von jedem Machzahleinfluss sind und auch bei rein inkompressibler Strömung auftreten - also nicht nur das fiese transsonische Nichtlinear-Flattern.

    Die "üblichen" rein aerodynamischen Skalierungsgesetze (Machzahl, Reynoldszahl) und dem Staudruck müssen in diesem Fall noch durch die Strouhal-Zahl (und bei Drehflüglern durch die Froude-Zahl, gebildet mit der Fliehkraft als Beschleunigungsgröße) ergänzt werden, um da ein vollständiges Bild der Strömung zu haben.

    Dafür gibt´s sogar irgendwo ne einfache Grundformel zur Vorhersage der Flatterfrequenz - wenn ich sie nur finden würde in meinem Dokumüll :(

    Fakt ist jedenfalls, dass man sich auch bei Beibehaltung vom Staudruck bei zunehmender Geschwindigkeit und nicht "kompressible werdender Strömung" (also sagen wir mal von M=0.15 bis 0.3, um Sicher zu gehen) einer Flattergrenze nähert.

    Ich kenn da so einen Brücken-Aerodramatiker, der sich damit dissertierend befasst hat... und das war definitiv inkompressibel ;)
     
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  22. gero

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    Hallo,

    Die Formel tät mich interessieren!

    gero
     
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