Strömungsabriss

Diskutiere Strömungsabriss im Luftfahrtgrundlagen Forum im Bereich Grundlagen, Navigation u. Technik; Hallo Community, ich habe durch Zufall mal wieder eine Dokumentation auf N24 gesehen. In diesem Fall über den Flug der Air France 447 die durch...

  1. #1 Finado, 23.09.2016
    Zuletzt bearbeitet: 23.09.2016
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    Hallo Community,
    ich habe durch Zufall mal wieder eine Dokumentation auf N24 gesehen. In diesem Fall über den Flug der Air France 447 die durch einen Strömungsabriss - ausgelöst durch fehlerhafte Sensoren - abstürzte.

    Ich hätte jetzt eine generelle Frage, da ich weder Physiker noch Ingenieur bin :D

    Ab welchem Winkel i.V.m. mit welcher Geschwindigkeit besteht ein erhöhtes Risiko eines Strömungsabrisses und wie kann es sein, dass z.B. auf Modell-Vorführungen, Flugshows usw. auch Verkehrsmaschinen a la A350 oder sogar A380 fast komplette Senkrechtstarts vollziehen?
    Welche Rolle spielt die Flughöhe und stimmt es, dass zB die Airbus Maschinen ein System haben, dass den Strömungsabriss erkennt und automatisch eine Korrektur einleitet?

    Danke euch im Voraus :)
     
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  3. #2 Intrepid, 23.09.2016
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    Das sind jetzt mehrere Stunden Aerodynamik, die Du da eingefordert hast.

    Ich fange mal mit einer einfachen geometrischen Erklärung an: der Strömungsabriss kommt, wenn der Winkel zwischen Flugweg und Tragfläche zu groß wird. Bei angenommenen 15° maximalem Winkel und einem Flugweg, der um 70° nach oben zeigt, wäre der Strömungsabriss bei 85°. Kannst Du Dir nun vorstellen, warum senkrechte Flüge nach oben in Bezug zum Strömungsabriss völlig unbedenklich sein können?
     
  4. #3 Intrepid, 23.09.2016
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    Na ja, nicht ganz richtig dargestellt. Weil die Besatzung die Höhe nicht gehalten hat und 3000 Fuß gestiegen ist, sind sie zu langsam geworden. Der Höhenmesser hat die ganze Zeit richtig angezeigt. Hätten sie die Höhe gehalten, wäre es nur eine technische Meldung gewesen und alle würden heute noch leben.
     
  5. #4 Finado, 23.09.2016
    Zuletzt bearbeitet: 23.09.2016
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    Puh :D Erstmal danke für deine Ausführung, so richtig verstanden habe ich es allerdings nicht. Hat es vielleicht auch etwas damit zutun, dass der Luftdruck am Boden deutlich höher ist und dadurch ein Strömngsabriss unwahrscheinlicher wird, als z.B. auf 10.000m? Habe mich gerade etwas oberflächlich in Coffin Corner eingelesen, das ist doch ein sehr spannendes Thema.

    Habe mir das hier gerade angesehen? Was haltet ihr davon? https://www.youtube.com/watch?v=4WuPoVjOXLY
     
  6. #5 F-16, 24.09.2016
    Zuletzt bearbeitet: 24.09.2016
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    Naja, nicht der Luftdruck sondern die Dichte (daß beides zusammenhängt mal außen vorgelassen). In 10.000m sind halt nicht mehr so viele Teilchen da welche die Fläche umströmen wie weiter unten.
    Und mit den Modellflugzeugen- die sind im Vergleich zum Original heftig übermotorisiert. Wenn man da Gas gibt gehts immer vorwärts, auch wenn vorwärts senkrecht nach oben bedeutet. Damit ist die Umströmung da und damit der Auftrieb, auch wenn der beim senkrechten Steigen nicht mehr interessiert- man drückt oder zieht die Kisten mit der schieren Motorleistung nach oben.
    Strömungsabriss gibts beim Modellflieger natürlich auch- wenn man zu langsam herumschleicht oder die Kiste im Landeanflug zu sehr aushungert.
     
  7. #6 Intrepid, 24.09.2016
    Zuletzt bearbeitet: 24.09.2016
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    Da es mir im Moment schwer fällt, einzuschätzen, bis wohin Du den Strömungsabriss verstanden hast, kann ich nicht erkennen, was Du daran spannend finden könntest.
     
  8. banji

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    Deine erste Frage lässt sich in keiner Weise pauschal beantworten. Das ist abhängig von Fläche, Anstellwinkel des Profils, Pfeilung, Form, Aufbau und noch so ziemlich 100.000 anderen Sachen.

    Mir ist nicht ganz klar was du mit Senkechtstart meins. Sollte es um kurze Startläufe und schnelles steigen gehen, befasse dich mal damit wie extrem das Profil eines Verkehrsflugzeuges veränderbar ist. So eine Fläche ist ist ein ziemlich großes technisches Wunderwerk mit dem man Auftrieb erhöhen, senken und auch ganz gut zerstören kann. Weiterhin hat der erwähnte A380 eine Nutzlast von um 300 Tonnen inklusive Sprit, Bestuhlung usw bei einem Leergwicht im ähnlichen Bereich (Ich kenn die Zahlen nicht genau) Leer und mit wenig Sprit kann man da ganz beeindruckende Sachen mit machen, das hat aber weniger was mit Stall als einfach mit Leistung zu tun.

    Zu de, Verhinderungssystem bei Airbus: Ja.

    Die meisten Flugzeuge haben irgend eine Art Stall Warnung. Bei einer Cessna 172 ist das zum Beispiel eine einfache Tröte die pfeift wenn sie falsch angeströmt wird. Bei Segelfliegern macht sich der Stall durch Vibrationen bemerkbar usw.

    Man kann zum Thema Stall keine pauschalen Aussagen treffen, dazu gibt es einfach zu unterschiedliche Typen.

    Geht es dir mehr um das eigentliche Thema Abriss oder um den AF Unfall? Bei letzterem ist der Stall nicht die Ursache sondern das Resultat einer ganzen Reihe interessanter Fehler. Ich finde die Mayday Folge dazu übrigens recht gelungen. Vor allem für nicht Experten. Die folge gibt's im Youtube. Vielleicht nochmal genau anschauen :-)

    Coffin Corner ist ein interessantes Thema, da geb ich dir recht, hat aber mit dem Thema nix zu tun, da rein auslegungstechnisch Passagiermaschinen nicht in diesem Bereich operieren - Die ausgewiesene Dienstgipfelhöhe bei Airlinern liegt weit unter dem Coffin Corner relevanten Bereich
     
  9. #8 wilco, 26.09.2016
    Zuletzt bearbeitet: 27.09.2016
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    Versuch einer direkten Antwort auf die Eingangsfrage:

    Entscheidend ist nicht die Flugbahn, sondern der Winkel zwischen Tragfäche (Profilsehne) und anströmender Luft.
    Der kritische Winkel beträgt ca. 15°. (ohne Klappensysteme!)
    Danach löst sich die Strömung von der Oberseite ab.
    Der Abriß erfolgt pulsierend, es bleibt ein Restauftrieb erhalten, der zwischen 30 und 60% oszillieren kann.

    Der Airbus verfügt über ein Schutzsytem gegen das "überziehen", die sog. Alpha Protection (Alpha=Anstellwinkel).

    Im Fall AF447 waren die Sonden zur Geschwindigkeitsmessung (Pitot-Sonden) ausgefallen (Verstopfung durch Eiskristalle, weil sie durch ein Tropengewitter geflogen sind anstatt drumherum).

    Wegen der abweichenden Meßwerte zwischen den Sonden haben sich die Flugregelcomputer abgeschaltet und dem Piloten das Flugzeug in die Hand gedrückt -"mach du!"- und somit war auch die alpha Protection nicht mehr vorhanden.
     
  10. #9 Talon4Henk, 26.09.2016
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    Das stimmt so nicht, es ist eigentlich ganz einfach

    stall = exceeding critical angle of attack
     
  11. #10 wilco, 26.09.2016
    Zuletzt bearbeitet: 27.09.2016
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    Talon4Henk:

    "stall = exceeding critical angle of attack"

    So ist es.

    Ich ergänze mal:

    Den kritischen Anstellwikel zu überschreiten gibt es zwei "Hauptmethoden": 1. Unterschreiten der Mindestfluggeschwindigkeit oder 2. übermäßige Erhöhung der dynamischen Last.

    Diese wiederum ist erreichbar durch zu steilen (=engen) Kurvenflug oder durch heftiges Abfangen oder hochziehen des Flugzeugs, was jedes mal auf eine Erhöhung der g-Belastung hinausläuft. Beim Segelflugzeug kommt darüber hinaus noch die Belastung durch das Schleppseil im Windenstart hinzu.

    Alle genannten Wege führen zu einem erhöhten Anstellwinkel, der in jedem Fall die unmittelbare Ursache des Strömungsabrisses darstellt.


    Soso, weder Physiker noch Ingenieur :) Auf welcher Basis stellst du dir einen Meinungsaustausch über den Lehrfilm vor? Filmästethisch? Historisch? Didaktisch...?
     
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  12. banji

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    Dann konkretisier ich meine Aussage:

    Mann kann zum Erreichen des gestallten Flugzustandes keine pauschale Aussage treffen.... Ich dachte das wäre klar. Sorry
     
  13. #12 wilco, 28.09.2016
    Zuletzt bearbeitet: 28.09.2016
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    AF447 flog in FL350. Die Piloten diskutierten FL370. Dafür war aber die Lufttemperatur dort zu hoch, mithin die Luftdichte zu gering. No Coffin Corner?

    Nach Ausfall der Pitot-Sonden stiegen sie auf FL380, unbeabsichtigt und unbemerkt und mit vollen Schub. Dort Strömungsabriss. No Coffin Corner?

    Noch eine Zwickmühle: Die Mindestgeschwindigkeit für den Airbus in FL350 ist ca. 240* kt IAS, die Höchstgeschwindigkeit bei Turbulenz ca. 260* kt IAS. Ein schmales Band, oder?

    *(ich habe diese Zahlen vor langer Zeit gelesen, der Absolutwert mag auch 340/360 sein, die Differenz stimmt aber.)

    Oder ist mein Begriff von Coffin Corner irgendwie verkehrt?
     
  14. #13 Intrepid, 28.09.2016
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    Wieso mit vollem Schub? Ich dachte, mit Reiseleistung, also ohne den voreingestellten Schub zu verändern.
     
  15. banji

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    Ja tust du, und beschreibst deinen Denkfehler selbst ;-)

    Der Coffin Corner ist per Definition der Bereich über der ermittelten Service Ceiling bis zu dem Bereich in dem die Stallspeed exakt der Overspeed entspricht. Darüber is eh Ende, da ja dann die Stall Speed über der Overspeed liegt.

    Die Angegebene Service Ceiling beim A330-200 bei Icao Normatmosphäre ist 41.000 Fuß - FL410. Da sich die Flightlevels auf Normatmosphäre beziehen ist weder FL 370 noch FL 380 bereits im Coffin Corner.

    Ich kenn jetzt die genauen Zahlen auch nicht aber 240kt oder 340kt sind auf jeden Fall quatsch. Mach1 ist bei norm Atmosphäre in der Höhe irgendwo um 580 KT und ein A330 hat eine Vmo von .86 Mach. Do the Math.

    um deine "No coffin Corner" Frage die du mehrfach so kritisch stellst zu beantworten: No Coffin Corner!
     
  16. Falco

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  17. #16 wilco, 29.09.2016
    Zuletzt bearbeitet: 02.10.2016
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    Der ganze Steigflug oberhalb FL350, vom ersten moment des manuellen Fliegens an, verlief bereits chaotisch. Nose up input, ignorierte stall warning, 50 kt Fahrtverlust, kurze Zurücknahme der Leistung bei weiterem ziehen, dann TO/GA-Leistung bis zum Erreichen von FL380. IAS dort noch 185 kt.

    Die Krux ist, daß die Triebwerke tief unterhalb des Gesamtschwerpunktes liegen, dadurch sorgt der Vollschub dann für ein weiter aufrichtendes Moment.
     
  18. #17 wilco, 29.09.2016
    Zuletzt bearbeitet: 29.09.2016
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    Weißt du, ich habe zwar ziemlich keine Ahnung vom Airbus, aber ich kann lesen und mein Gedächtnis scheint auch nicht so schlecht:

    According to the QRH and based on a weight around 210t:
    (speeds are approximate)

    Green Dot (minimum clean speed): 245 kts

    Turbulence penetration speed: 260 kts

    Vls w/ 0.3g buffett margin: 235 kts

    Speeds are all indicated so no ISA deviation necessary.

    IAS - verstehste?


    Aber die Zeile mit der buffet margin, die habe ich nicht völlig verstanden, die könntest du mir gern erklären.
     
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  19. banji

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    Sei mir jetzt bitte nicht böse aber das ist genauso sachlich falsch wie die Geschichte mit dem Coffin Corner vorher.

    Da das hier jetzt komplett OT ist ein mini Exkurs zu AF 447

    Die Thrust Levers wurden 4 Sekunden nach AP Disengage auf CLB gestellt (Das ist nicht TOGA) und der Steigflug eingeleitet welcher 5 und 7 Sekunden nach Disengage zu den beiden Stall Warnings geführt hat. CLB blieb bis auf 36.000 Fuß gewählt dann kam Leistung zurück und danach THR 33. zu diesem Zeitpunkt war FL 380 aber schon fast erreicht. <- Hier sprechen wir von
    unter 40 Sekunden seit AP Disengage und Alternate Law. TOGA wurde bei 37.500ft bis zu den finalen 37.920ft gewählt und im Stall bei 35.000 FT auf MCT zurück genommen.

    (VGL hierzu die grafische Darstellung im Unfallbericht)

    Die Rudereingaben sind ein noch komplizierteres Thema, aber du willst hier den Eindruck erwecken dass man einfach alles auf Steigen gestellt hat - dem war so nicht. Die Unfallursache ist viel komplexer und so eindeutig nicht erklärbar
     
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    Hallo

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  21. banji

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    VLS ist niedrigste erlaubte Geschwindigkeit (hier mit einer 0,3g buffet margin)

    Turbulence Penetration Speed ist hier korrekt und relevant. Hat aber nichts mit der für den Coffincorner relevanten Vmo zu tun. Und 30 Knoten nutzbarer Geschwindigkeit sind in einem FMC FLieger keine enge Margin, eigentlich sollte das überhaupt nirgendwo eng sein. Bei der U2 bei Coffin Corner Operations geht es teilweise um weniger als 2 Knoten - das ist eng!

    Und was soll der Hinweis auf IAS - natürlich IAS was denn bitte sonst?
     
  22. #20 wilco, 29.09.2016
    Zuletzt bearbeitet: 29.09.2016
    wilco

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    Oh Verzeihung, das war einfach nur eine Zusammenfassung einiger Absätze aus dem offiziellen Unfallbericht.



    Zitat banji:"Und was soll der Hinweis auf IAS - natürlich IAS was denn bitte sonst?"

    banji vorher:"Mach1 ist bei norm Atmosphäre in der Höhe irgendwo um 580 KT und ein A330 hat eine Vmo von .86 Mach. Do the Math."

    ahso!


    weitere Zitate:

    "Deine erste Frage lässt sich in keiner Weise pauschal beantworten."
    "Mann kann zum Erreichen des gestallten Flugzustandes keine pauschale Aussage treffen"
    "Die Unfallursache ist viel komplexer und so eindeutig nicht erklärbar"

    o.k. ich hab's verstanden. Hier erklärt nur einer.

    Bin an solchem Kommunikationsstil nicht weiter interesssiert. Thema durch.
     
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