Rückenflug

[Steini]

Hi!

Ich hatte ja bisher erst 1 Jahr Physik, also die jetzt vielleicht komische Frage.
Wenn ein Flugzeug im Rückenflug fliegt dann müsste es ja Abtrieb erzeugen und abstürzen, weil das Flügelprofil und alles wär dann genau auf dem Kopf, also wird der Auftrieb dann zum Abtrieb, wieso können die trotzdem im Rückenflug fliegen ? :?!
würd mich ma interessieren

 

[Alpha]

Die Tragflächen erzeugen auch im Rückenflug Auftrieb. Wenn ein flugzeug mit normalem, nicht-symetrischem Profil auf dem Rücken fliegt muss es einen höheren negativen Anstellwinkel halten, als im Normalflug. Durch diesen Anstellwinkel wird das Profil quasi umgedreht, so dass brauchbarer Auftrieb entsteht.

Hmm, eine Zeichnung wäre gut... Dreh ein normales Tragflächenprofil auf den Kopf. Dann ist oben die flache Seite und unten die Wölbung. Wenn du das ganze jetzt so drehst, dass die Vordekante nach oben wandert, dann sieht das ganze ähnlich aus, wie im Normalflug. Wenn´s so nicht verständlich ist such ich ne Zeichnung.

Es gibt auch Flugzeuge mit vollsymetrischem Profil (für dne Kunstflug - Extra 300 und Co.). Das liefert ohne Anstellwinkel gar keinen Auftrieb. Im Normalflug wird diese Fläche nach oben angestellt und erzeugt so Auftrieb - und im Rückenflug eben anders herum. Das ist für Kunstflug erwünscht - da dann die Rückenflugeigenschaften so sind, wie im Normalflug.

Lange Rede - kurzer Sinn: Der Anstellwinkel machts ;)

 

[Barrie]

Kurze Ergänzung

Alpha hat recht: Der Anstellwinkel macht's!

Ein -- wie ich hoffe -- einprägsames Beispiel hierfür ist der Messerflug: Dabei wird der Auftrieb nur durch den Rumpf erzeugt, der dafür angestellt werden muß. Wenn Du Dir ein Bild von einem Flugzeug im Messerflug ansiehst, wird es Dir auffallen (meistens sieht man das Seitenruder nach "oben" ausgeschlagen).

Für "reinrassige" Kunstflugzeuge versucht man alle aerodynamischen Einstellungen symmetrisch zu machen, d.h. Tragflächen haben 0° Einstellwinkel, ein symmetrisches Profil und sind möglichst genau in der Propellerachse und im Schwerpunkt montiert. Bei "herkömmlichen" Flugzeugen sind im Rückenflug durch das "umgedrehte" Flügelprofil die Flugleistungen deutlich schlechter als im Normalflug. Abhilfe: siehe "reinrassig" ...

Barrie ;)

 

[Alpha]

Der Anstellwinkel ist der Winkel zwischen Profilsehne und der anströmenden Luft - hier bezogen auf die Tragflächen.

Gib mal einstellwinkel und anstellwinkel in google ein. Oder guck hier rein (als Beispiel): http://www.mfc-ostrachtal.de/usefull/infos2.htm

Das der Anstellwinkel variabel ist kennst du sicher von anfliegenden Flugzeugen. Diese haben nen beträchtlichen Anstellwinkel, da sie bei relativ geringer Geschwindigkeit genügend Auftrieb herstellen müssen.

 

[Kenneth]

Der Anstellwinkel wird mit dem Höhenruder geändert: Knüppel/Lenkrad ziehen bzw. drücken, Nase geht nach oben bzw. unten, Anstellwinkel wird größer bzw. kleiner.

Einstellwinkel = Winkel zwischen Profilsehne und Längsachse des Flugzeugs.

 

[Strike]

@Till: Bei manchen modernerern Flugzeugen kann amn den Anstellwinkel auch direkt an der Tragfläche verändern, indem nicht nur ander Rückkante sondern auch an der Vorderkante verstellbaer Klappen angebracht sind.
Wenn's aweng schwer zu verstehen ist dann such ich mal ne Zeichnung davon

 

[Kenneth]

@strikeeagle: Die Vorder- und Hinterkantenklappen ("slats"; "leading edge flaps" bzw. "flaps"; "trailing edge flaps") erhöhen nicht den Anstellwinkel sondern die Krümmung oder Wölbung ("camber") des Profils, welches dann u.a. zu einem höheren Auftrieb führt.

 

[Barrie]

In diesem Zusammenhang sei auch an die direkte Änderung des Anstellwinkels erinnert, nämlich durch Wölbklappen. Die Segelflieger unter Euch/uns kennen das sicherlich. Aber auch die Motorflieger kennen vielleicht noch die Hirth Acrostar, bei der der Steuerknüppel nicht nur das Höhenruder, sondern auch Wölbklappen an der Tragflächenhinterkante bewegte.

Barrie :D

 

[Alpha]

@barrie: wie Kenneth schon gesagt hat hat das mit dem Anstellwinkel nichts zu tun. Auch Wölbklappen ändern die camber des Profils.

Macht trotzdem Spass, die bei etwas höherer Geschwindigkeit zu setzen :D (macht aber keiner...)

 

[Barrie]

Nicht ganz ...

Die Wölbklappen haben sehr wohl Einfluß auf den Anstellwinkel: Ihre Funktion liegt -- neben der Veränderung der Profilwölbung -- in der direkten Variation des Anstellwinkels, ohne dabei jedesmal den Rumpf mit auslenken zu müssen. Hier sei nochmals an die Acrostar erinnert: Der Knüppel lenkt in der Stellung "Ziehen" Wölbklappen am Flügel in positive Stellung aus und läßt gleichzeitig das Höhenruder nach oben ausschlagen. Der Höhenruderausschlag ist dabei allerdings hauptsächlich zum Momentenausgleich erforderlich.

Normalerweise muß der Konstrukteur den Einstellwinkel so bemessen, daß für den normalen Anstellwinkel im Reiseflug der Rumpf möglichst optimal und damit widerstandsgünstig angeströmt wird. Wölbklappen verändern (bei kleinen Ausschlägen) in guter Näherung nur die Lage der Profilsehne. Normalerweise bewegen sich bei Hochleistungsseglern Wölbklappen im "Reiseflug" im Bereich von etwa +/- 10°. Die AS-W 22 hat beispielsweise die Klappenstellungen -10°, -7°, 0°, +7°, +10° und +40°. Letztere ist allerdings nur für die Landung vorgesehen.

Aber -- und hier will ich Euch keinesfalls widersprechen! -- Klappen verändern natürlich auch die Wölbung, wodurch sich beispielsweise die Lage der "Laminardelle" feinjustieren läßt, so daß man in der Lage ist, immer im Bereich der optimalen Re-Zahl(Reynoldszahl) zu operieren.

Uff, was für eine Materie nachts um halb elf ...

Barrie ;)

 

[Alpha]

Meinst du wirklich? Nach meiner Einschätzung haben die Wölbklappen direkten Einfluss auf das Profil und damit auch auf den jeweils produzierten Auftrieb. Weder dienen sie aber zur Neuausrichtung der Längsachse, noch zur Änderung der Anströmungsrichtugn der Luft. Ist klar, dass das Flugzeug beim Setzen der Wölbklappen ein Nickmoment erfährt, aber das tut es auch, wenn man das Fahrwerk fährt oder die (falls vorhanden) Triebwerksleistung ändert.

Wie du geschrieben hast verändern WK die Profilsehne - und damit eben auch Camber. Aber sie sind doch kein Mittel zur Nicksteuerung (dein Beispiel Acrostar hat ja auch nur einen Momentausgleich, nicht Steuerung durch Wölbklappen).

Mehr WK -> mehr Auftrieb und Widerstand (und Nickmoment).

Will sagen: Effekt auf Anstellwinkel ja, aber nicht Mittel zur Steuerung desselben. Und Effekte auf den Anstellwinkel gibt´s ja, wie beschrieben, ne Menge mehr...

 

[Wit]

Hi Jungs!
ich hab so ein Gefühl, ihr redet an einander vorbei!
Zeichnet doch ein Flügelprofil mit den ganzen Steuermitteln erst im eingezogenem Zustand, dann alles ausgefahren. Zeichnet die Druck- und Schwerpunkt, Profielsehne in beiden Zuständen, Ein- und Anstelwinkel.... dann habt Ihr alles vor den Augen. Berüksichtigt aber EWD zum HWL!

 

[Barrie]

Ja, es ist schon ein Kreuz mit den Klappen ...

Die Zeiten, in denen der Ein- und damit auch der Anstellwinkel direkt variiert wurde, sind weitestgehend vorbei (noch "aktuelle" Ausnahmen außer der Vought F-8 Crusader?). Seit den flügelgesteuerten Segelflugzeugen des Regierungsbaumeisters Harth aus Bamberg und seines "Gehilfen", des Gymnasiasten Willy Messerschmitt (sic!) hat -- aus Gründen der Festigkeit? -- wohl niemand mehr den Auftriebsbeiwert direkt und ausschließlich über den Anstellwinkel gesteuert, oder?

Die einzige Ausnahme bis in unsere Zeit dürfte wohl das Pendelhöhenruder (flying tail) sein. Die Erfahrung zeigt, daß hier die Beeinflussung des Auftriebes (am Ruder!) mitunter sehr direkt erfolgt ...

Somit gebe ich mich "geschlagen", weil mir jetzt beim besten Willen keine Beispiele mehr einfallen. :D

Barrie

 

[Alpha]

:?!

Vorweg: mein Ziel ist nicht, irgend jemandem meine Meinung "aufzudrücken" oder um jeden Preis bestätigt zu sehen. Aber das ganze ist jetzt etwas durcheinander, finde ich. ;)

@barrie:

Die Zeiten, in denen der Ein- und damit auch der Anstellwinkel direkt variiert wurde, sind weitestgehend vorbei

Ja, mehr Beispiele fallen mir da auch nicht ein.

Seit den flügelgesteuerten Segelflugzeugen des Regierungsbaumeisters Harth [...] hat [...]wohl niemand mehr den Auftriebsbeiwert direkt und ausschließlich über den Anstellwinkel gesteuert, oder?

Hä? Doch, natürlich. Der Auftriebsbeiwert Ca hängt IMMER vom Anstellwinkel "Alpha" ab. Kann man in jeder Flügelpolare sehen. Und jedes Flugzeug passt seinen Auftrieb (und damit auch Ca) fast ständig über Alpha an. Und im Landeanflug und ähnlichen "Demo-Situation" auch - die meisten Segelflugzeuge etwa verfügen nicht über Wölbklappen etc. Dort wird A und Ca immer ausschließlich über Alpha eingerichtet.

http://www.mooney.de/MyMooney/workshop/flugtechnik/geschwindigkeit.html
http://www.wb-on.de/Seiten/Beispiele/PDF/auftrieb2.pdf

Die einzige Ausnahme bis in unsere Zeit dürfte wohl das Pendelhöhenruder...

Dieses ändert sein A über seinen Ca, welcher durch Alpha beeinflusst wird. Nur kann es eben sein Alpha durch eine Änderung des Einstellwinkels ändern.

Zusammengefasst: Der Anstellwinkel verändert Ca. Wölbklappen, Falps und dergleichen ändern ebenfalls Ca. Erhöht man durch Einsatz von Wölbklappen Ca, dann erhöht sich der Auftrieb, jetzt KÖNNEN V und Alpha angepasst werden (durch´s HR) - ABER NICHT ZWANGSLÄUFIG.

WKs ändern also Ca und ERLAUBEN eine Änderung des Alpha - aber sie Ändern nicht direkt Alpha.

Praktisches Beispiel: Man ziehe im Endanflug die Klappen von Null auf max. Ca wird größer, das Flugzeug steigt weg/sinkt weniger (die Einflüsse auf die Geschwidigkeit lassen wir unter den Tisch fallen). Alpha bleibt gleich (kann aber jetzt gesenkt werden, da man das hohe Alpha nicht mehr für ein großen Ca braucht, das hohe Ca machen ja jetzt die Klappen).

Kenneth? Peter? usw. ?

 

[Kenneth]

@alpha: Man kann in diesem Zusammenhang den Widerstand (Cd; Drag) nicht außer acht lassen. Je größer die Wölbung, um so größer ist der Cd in der Regel für einen gegebenen Anstellwinkel. Befindet man sich beispielsweise in einem stabilen Landeanflug ohne Landeklappen, dann wird sich das Ausfahren von den Klappen durch einen mehr oder weniger steileren Anflug (durch höheren Widerstand) bemerkbar machen, wenn man kein Gas nachschiebt, was aber ja durchaus erwünscht sein kann. Die Langsamflugeigenschaften werden durch die größere Wölbung aber auch besser, also beide Eigenschaften die bei der Landung erwünscht sein können. Beispielsweise würde ich eine Cessna 172 mit 65 Knoten mit vollen Klappen anfliegen, ohne Klappen mit 75-70 Knoten.

 

[Alpha]

@kenneth: Das ist mir schon klar gewesen. Nur geht es in der Diskussion ja eben nur um den Auftrieb, bzw. eventuelle Effekte auf den Anstellwinkel. Daher ja auch die von dir genannten besseren Flugeigenschaften im Langsamflug - eben wegen nem höheren Ca. Und nur für diese Betrachtung galt "ausser acht lassen".

Dass Cd bei C172 und Co. nicht gerade klein sind ist klar - da wird aus nem Stein ein Felsen :D

 

[Barrie]

Ruhig bleiben, Männers!

Da habe ich mich wohl trotz aller Bemühungen um "wissenschaftliche Exaktheit" selbst ins Abseits gespielt:

[...]
Die Zeiten, in denen der Ein- und damit auch der Anstellwinkel direkt variiert wurde, sind weitestgehend vorbei [...]

Es sollte -- zur Vermeidung von Mißverständnissen -- natürlich nur Einstellwinkel heißen und sich auch nur auf die Tragflächen (ohne Veränderung des Profils!) beziehen! Peinlich, peinlich ... ( )

@ Alpha:
Keine Angst, ich wollte Dir nichts unterstellen. Wo kämen wir denn hin, wenn man einen sachlichen Meinungsaustausch persönlich nehmen würde ... hier in einem Diskussionsforum?! :D

Dennoch: Durch das Setzen von Klappen verändert sich die Wölbung und der Anstellwinkel des Profils, und damit auch der Auftriebsbeiwert. Die veränderte Wölbung mach meist erst den vergrößerten Anstellwinkel "verträglich". Ohne das Profil zu verändern, könnte man den cA-Wert sicher nicht in einem verleichbaren Maße erhöhen, zumal bei reinem "Ziehen" das Blickfeld des Piloten die Flugrichtung nicht mehr so recht beinhaltet. ;)

So langsam wird dieser -- interessante und durchaus fruchtbare! -- Austausch von Postings fast etwas OT. Wenn man bedenkt, daß alles mit der Problematik des Rückenfluges begonnen hat. Aber die Mods hier scheinen sehr tolerant zu sein ...

Im großen und Ganzen glaube ich aber, daß Wit recht hat: Wir reden eigentlich alle vom Selben! Nur die Prioritäten (Wölbung vs. Anstellwinkel) sind anders gesetzt.

Und damit: Gute Nacht

Barrie

 

[Yossarian]

Hi, ich habe mal aus: "Fliegen am Limit" von Walter Schild ein paar scans gezogen:

 

[Yossarian]

...

 

[Yossarian]

Ungewohnt sind im Rückenflug auch die vertauschten Richtungen der Quer- und Höhenruder. Allerdings gewöhnt man sich sehr schnell daran.
Ich bin schon einige Male im Rückenflug geflogen (nein, ich habe noch keinen Schein :D ). Man stellt die Maschine schon vor der halben Rolle um den entsprechenden Winkel an und dreht sie dann um. Je nach Flügelprofil muß man dann relativ kräftig drücken, um nicht an Höhe zu verlieren. In meinem Fall war es eine Grob 115. Ich weiß leider nicht, was für ein Profil sie hat und es hängt ja auch von der Trimmung ab. Jedenfalls merkt man nach zwei Minuten durchaus seine Arme! Man sollte deshalb vor dem Flug checken, ob man überhaupt den Knüppel voll durchdrücken kann :FFD
Ahoi!