Rückenflug

Diskutiere Rückenflug im Luftfahrtgrundlagen Forum im Bereich Grundlagen, Navigation u. Technik; O.k., man sieht es: unsymmetrisch. Quelle www.privatpilot.de
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Yossarian

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Irgendwie sind zwei Bildbeiträge verschwunden. Daher die dubiose Reihenfolge:
 
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reaperone

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Testpilot
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Warum fliegt ein Flugzeug auf dem "Rücken"

Fragen, die ein Vater seinem Sohn nicht beantworten kann. Ich hoffe, dass ich in dieser Rubrik richtig bin, denn es geht um physikalische Grundlagen der Fliegerei.

Zur Sache: Mein Sohn hat in der Bedienungsanleitung einer Flugsimulation eine Erklärung gefunden, warum ein Flugzeug fliegt. Dort ist ein Flugzeug abgebildet, auf das vier Kräfte wirken. Diese Kräfte sind durch Pfeile dargestellt. Schwerkraft durch einen Pfeil nach unten, Luftwiderstand durch einen Pfeil nach hinten, Vortrieb durch einen Pfeil nach vorne und Auftrieb durch einen Pfeil nach oben. Die simple Erklärung lautet dann: Das Flugzeug fliegt, wenn der Vortrieb größer ist als der Luftwiderstand und der Auftrieb, der sich aus dem Vortrieb ergibt, größer ist als die Schwerkraft. Das ist wahrscheinlich sehr einfach erklärt, aber für Kinder und Laien noch zu verstehen.

Mein Sohn wollte nun wissen, was passiert, wenn das Flugzeug auf dem Rücken fliegt und damit der Auftrieb der Flügel in die gleiche Richtung wie die Schwerkraft wirkt.

Ich bin sicher, dass uns das hier jemand erklären kann.

Vielen Dank
 

Sparrowhawk

Testpilot
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Aaaaalsooo:
1) Wikipedia! Allerdings sind dort die aerodynamischen Aspekte praktisch nicht berücksichtigt, daher:
2) Flügelprofile liefern auch im Rückenflug Auftrieb, allerdings hängt das davon ab, ob sie im Querschnitt nach oben und unten gleich aussehen (symmetrische Profile), dann liefern sie in normaler und Rückenfluglage gleich viel oder wenig Auftrieb, sie brauchen dann den gleichen Anstellwinkel, also die leichte Verkippung der Maschine um die Querachse. Die Flugzeugnase zeigt im Geradeausflug leicht nach oben.
Bei stark nach oben gewölbten "tragenden" Profilen ist der Rückenflug nicht so einfach, das hat Dein Sohn völlig richtig erkannt. Das Flugzeug muss daher im Rückenflug einen viel stärkeren Anstellwinkel einnehmen, um so etwas ähnliches wie einen Horizontalflug in Rückenlage hinzukriegen. Meistens sacken sie trotzdem dabei leicht nach unten. Such mal nach Bildern von Tiger Moths oder Stampe SV.4 im Rückenflug, da fällt das heftigst auf, vor allem in Zusammenhang mit dem leicht ausgeschlagenen Höhenruder, um den Anstellwinkel zu halten.

Alles klar?

Grüße, Martin
 
Zuletzt bearbeitet:
nerbe

nerbe

Flieger-Ass
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Eigentlich ist im Rückenflug alles genauso wie im "Normalflug". Alle Kräfte und deren Vektoren sind genauso am Arbeiten. Vielleicht, das der Anstellwinkel höher sein muss, weil der Auftrieb am Profil nicht so optimal ausgebildet ist...aber bei symmetrischen Profilen ist selbst das egal.

Ich denke, der Pilot sitzt eben mit dem Kopf nach unten und der Motor muss sich seinen Schmierstoff und den Kraftstoff alternativ besorgen, das sind wohl die markantesten Unterschiede.

Gruß...
 
Chopper80

Chopper80

Alien
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Fragen, die ein Vater seinem Sohn nicht beantworten kann. Ich hoffe, dass ich in dieser Rubrik richtig bin, denn es geht um physikalische Grundlagen der Fliegerei.

Zur Sache: Mein Sohn hat in der Bedienungsanleitung einer Flugsimulation eine Erklärung gefunden, warum ein Flugzeug fliegt. Dort ist ein Flugzeug abgebildet, auf das vier Kräfte wirken. Diese Kräfte sind durch Pfeile dargestellt. Schwerkraft durch einen Pfeil nach unten, Luftwiderstand durch einen Pfeil nach hinten, Vortrieb durch einen Pfeil nach vorne und Auftrieb durch einen Pfeil nach oben. Die simple Erklärung lautet dann: Das Flugzeug fliegt, wenn der Vortrieb größer ist als der Luftwiderstand und der Auftrieb, der sich aus dem Vortrieb ergibt, größer ist als die Schwerkraft. Das ist wahrscheinlich sehr einfach erklärt, aber für Kinder und Laien noch zu verstehen.

Mein Sohn wollte nun wissen, was passiert, wenn das Flugzeug auf dem Rücken fliegt und damit der Auftrieb der Flügel in die gleiche Richtung wie die Schwerkraft wirkt.

Ich bin sicher, dass uns das hier jemand erklären kann.

Vielen Dank
Wenn ein Flugzeug auf dem Rücken fliegt, dann muss der Anstellwinkel der Tragfläche so geändert werden, dass der Auftrieb der Schwerkraft entgegen wirkt, also die Flugzeugnase muss weiter nach oben. Dann produziert auch ein asymmetrisches Flügelprofil wieder Auftrieb. Kunstflugzeuge haben aus diesem Grund auch symmetrische Flügelprofile.

C80
 
Intrepid

Intrepid

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Ich habe irgendwo zuhause eine Animation, wie bei negativem Anstellwinkel der Vektor der Auftriebskraft nach unten zeigt. Dreht man dann die Tragfläche auf den Rücken, zeigt er wieder nach oben. Eigentlich ganz einfach, ich schaue mal heute Abend, ob ich die Zeichnung finden kann (wenn ich dann noch daran denke :D).
 

Acanthurus

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Hi..

ich hab da mal für ein anderes Forum ein paar Bilder gemacht, wo es genau darum geht. Da sind zwar nicht die Auftriebsvektoren eingezeichnet, dafür aber die Stromlinien..

hier zunächst das "Normalprofil" (gewölbt, Anstellwinkel, Auftrieb nach oben)
 
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Acanthurus

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Hier nun ein symmetrisches Profil mit Anstellwinkel, welches Auftrieb erzeugt.
Das Profil ist zwar symmetrisch, die Strömung drumrum ist es aber NICHT, weshalb das Auftrieb bringen kann.
 
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Acanthurus

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Zuletzt das gewölbte Profil in Rückenlage. Ist der Anstellwinkel groß genug, kann es trotz seiner (eigentlich falsch gerichteten Wölbung) dennoch Auftrieb bringen.
Was haben alle Bilder gemeinsam? Richtig... das Profil lenkt die Strömung ein Stückweit nach UNTEN ab, d.h. der WInkel der ankommenden Stromlinien hat einen stärkeren Aufwärtstrend als der der abschwimmenden Stromlinien. Das ist die Voraussetzung für dynamischen Auftrieb (im Unterschall), EGAL wie das Profil drumherum aussieht.

gruß
a.p.
 
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Taliesin

Taliesin

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Genau, der beginnende Strömungsabriss
Auf die Gefahr hin mich durch Klugscheissen unbeliebt zu machen: Der Strömungsabriss beginnt schon sehr früh, bei etwa 5°, teilweise früher. Sichtbar wird das durch die Abweichung der Kurve von der Geraden. Bei Ca,max hat man massiven Strömungsabriss, in dem Bereich zu fliegen wird schnell sehr ungesund, normale Verkehrsflieger lassen sich nur bis knapp vor Ca,max fliegen.
 

Acanthurus

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Dann darf ich auch klugsch...en...
Die Abweichung von der Linearität kann, MUSS aber nicht ausschließlich durch einen "Abriss" erfolgen. Definieren wir instabilität mal "früh" als das Auftreten eines Wendepunkts im Geschwindigkeitsprofil der Grenzschicht und Ablösung als Geschwindigkeitsverlauf "Null" ohne Anstieg direkt an der Wand.

Die Aufdickung der Grenzschicht auf der Profiloberseite bei zunehmenden Anstellwinkeln (w.g stärkerem Druckanstieg nach hinten) bewirkt eine effektive ENTwölbung des Profils und provoziert damit geringfügig ein Nachlassen gegenüber der Linearität auch bei vollst. anliegender und stabiler Grenzschicht.
Zunächst ist auch diese Entwölbung einigermaßen linear, wird dann aber irgendwann stärker zunehmen. Insbesondere bei kleinen, modellflugtypischen Reynoldszahlen kann man das beobachten. Hinzu kommt noch, dass im Hinterkantenbereich die Strömung bei kleinen Re-Zahlen etwas "diffus" wird und die Kutta-Bedingung nicht mehr zu 100% passt.
Bei nem Airliner ist das aber, wie Taliesin schreibt, zu 99.95% ablösebedingt.
Der exakt lineare Verlauf passt eigentlich nur zur (fiktiven) Potentialströmung ohne Reibung.

Gruß
A.P.
 
Intrepid

Intrepid

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Das hilft aber einem Piloten nicht mehr, eine Vorhersage zu machen, mit welchem Anstellwinkel er das Flugzeug in den Himmel halten muss, damit sich ein gewünschter Flugzustand (hier der horizontale Rückenflug) einstellt.
 

Acanthurus

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Nö, aber wer sagt, dass ein Pilot die Untiefen der Profilaerodramatik verstehen muss?
Die Staupunktlage als einfach festzustellendes Messmittel für den Anstellwinkel ist ja schon seit Urzeiten in diversen Stallwarnungen bewährt.

Und in Rückenlage... na ja, wer Rückenflug betreibt sollte wissen, was er tut. Auch im Horizontalflug (normallage) "kümmert" er sich nicht um den Anstellwinkel selbst, sondern lediglich um seine Trimmlage. Als Messmittel genügt Popometer und ggf. Vario.
 
Intrepid

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Alien
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... "kümmert" er sich nicht um den Anstellwinkel selbst, sondern lediglich um seine Trimmlage. Als Messmittel genügt Popometer und ggf. Vario.
Sorry, ich fliege gelegentlich (etwas über 11000 Stunden), und um den Anstellwinkel (na ja, OK, indirekt; nennen wir es Pitch) kümmere ich mich sehr wohl. Popometer alleine kann tödlich sein, das Vario arbeitet mit Verzug. Rückenflug habe ich schon länger nicht mehr gemacht, aber wenn, dann habe ich immer so -15° am Horizont (jetzt schwierig zu sagen, also 15° über dem Horizont mit dem Steuer nach vorne) als Ausgangslage eingenommen. Danach erst kommt die Betrachtung von Vario und Höhenmesser dran. Der Popo klebt dann hoffentlich noch ein bisschen am Sitz, weil die Gurte ganz fest angezogen sind. Sonst fühlt man sich nicht so richtig wohl und die Schultern schmerzen :D. Aber zur Analyse des Flugweges dient der dann nicht mehr.
 
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