De/HB Wissen
Dies ist ein Teil des deutschen "Flightgear Handbuches", aufbauend auf der originalen "getstart.pdf". Besuche auch die anderen Teile durch Maus-Klick auf:
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Theorien: Warum wie!
Nachdem wir nun bewiesen haben, dass wir „fliegen“ können, wäre es gut zu verstehen „warum wir tun was wir tun“ -- und wie wir uns verbessern können!
Falls Du glaubst der Motor bzw. Propeller würde unsere Cessna in die Richtung ziehen in die wir wollen, z.B. nach oben oder unten - dann irrst Du Dich: Das funktioniert so nur bei einer Rakete - ein Flugzeug funktioniert anders. Du hast sicher schon mal gesehen, dass ein Flugzeug riesige Tragflächen hat - und Raketen nicht! Genau darum: Wir brauchen die Tragflächen zum fliegen - eine Rakete nicht! Das ist sowohl sichtbar als auch technisch/theoretisch ein riesiger Unterschied!
Ähnlich ist der Unterschied zwischen einem Auto und einem Flugzeug. Du hast sicherlich schon gemerkt, dass z.B. zum Lenken mehr benötigt wird als nur das Lenkrad (um damit die Vorderräder) einzuschlagen -- versuch das mal auf Eis, dann merkst Du was ich meine. Da muss noch was anderes sein! Beim Auto ist das die Haftung/Reibung zwischen Rad und Straße -- beim Flugzeug ist es die Haftung zwischen - na was wohl? Da ist nix anders als Luft - also muss es wohl die Luft sein! Wir werden gleich sehen wie das funktioniert!
Im Folgenden wollen wir hier nicht alle theoretischen Grundlagen über das Fliegen abhandeln – dafür gibt es sehr ausführliche Bücher und riesige wissenschaftliche Abhandlungen (siehe die Einleitung). Aber ein paar Grundlagen sind nötig um erklären zu können warum Du was wann tun solltest!
Einwirkende Kräfte
Lass uns einmal die auf das Flugzeug einwirkende Kräfte mit denen bei einem Auto vergleichen:
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Bewegungsachsen
Nun lass uns sehen wie man sich in der 3dimensionalen Welt bewegt:
Vielleicht ist Dir aufgefallen, dass ich im Vorstehenden den Bewegungsrichtungen keine Steuerungsorgane zugeordnet habe – obwohl in der Skizze eine solche Zuordnung angedeutet wird. Das hab ich ganz bewusst nicht getan – denn eine solche, stabile Zuordnung gibt es beim Fliegen nicht! Wir werden das gleich vertiefen! |
Lift
Wir haben vorstehend schon gelernt, dass das Weight (Gewicht) des Flugzeuges durch den Lift (Auftrieb) ausgeglichen werden muss. Der „Auftrieb“ aber wird hauptsächlich durch die unterschiedlichen Strömungs-Geschwindigkeiten der Luft über die Oberseite der Tragfläche im Vergleich zur Unterseite erzeugt. Siehe Dir das Profil der Tragfläche an: Die Luftströmung oberhalb der Tragfläche hat einen weiteren Weg zurückzulegen als unterhalb. Das bedeutet, dass die „Luftteilchen“ sich auf eine weitere Strecke verteilen müssen → die Luft wird dünner → was eine Sogwirkung erzeugt. Demgegenüber ist die Luft unterhalb der Tragfläche verdichtet → erzeugt also einen Druck. Sog und Druck wirken beide nach oben und sind gemeinsam der „Lift“, wobei der Sog nach oben mit ~75% Anteil wesentlich mehr zum Lift beiträgt als der Druck von unten mit nur~25%!
(Wenn Du mehr Theorie willst (sogar in Deutsch!): http://de.wikipedia.org/wiki/Fliegen_ %28Fortbewegung%29). |
Dieses Bild erklärt auch recht anschaulich was ein "Stall" ist: Stell Dir vor die Tragfläche würde fast senkrecht gestellt (AoA), dann wird klar dass es für die Luft unmöglich wird weiterhin der Tragflächenoberseite zu folgen. Die Luftströmung reißt ab, zwischen dem abgerissenen Luftstrom und der Tragfläche bilden sich Verwirbelungen die keinerlei Lift erzeugen - es geht abwärts. Siehe das extra Kapitel über diesen "Stall".
Siehe Dir auch die drei Stellungen des Aileron an: In der blauen Stellung wird der Umweg für die obere Luftströmung noch länger, der Lift also größer und deshalb steigt die Tragfläche -- und sinkt wenn in der grünen Stellung. Und somit dreht sich das Flugzeug um die Längsachse - da die "Ailerons" an beiden Tragflächen entgegengesetzt gesteuerte werde!
Ein kleiner Nachtrag: Propeller sind nichts anderes als kleine Tragflächen (schau Dir mal die Form an!) - und sie verhalten sich auch genauso. Das heißt also: „Lift“ und „Thrust“ sind bei Propellermaschinen Kräfte, die auf gleiche Art und Weise erzeugt werden und senkrecht zum "Flügel" wirken! Der Unterschied ist:
- „Lift“ wird von der Tragfläche erzeugt, wenn sie vom „Thrust“ durch die Luft gezogen wird
- und „Thrust“ wird vom Propeller erzeugt, der vom Motor durch die Luft gedreht wird
Abhängigkeiten
Lass uns nun einmal anschauen was passiert wenn wir von unsere 3dimensionalen Freiheit Gebrauch machen. Las uns mal eine Kurve fliegen und sehen was (erstmal theoretisch) passiert:
Wie wir es bereits während unseres "Solos" gemacht haben starten wir mit der Benutzung der Ailerons, und leiten damit ein Abkippen um die Longitudinal axis ein (siehe das Bild). Wir erkennen sofort dass "Weight" und "Lift" zwar noch gleich groß sind, aber sich nicht mehr gegenseitig aufheben, da der "Lift" immer senkrecht zu den Tragflächen entsteht ist er jetzt also auch gekippt - und nur die senkrechte Komponente "L-1" wirkt noch dem "Weight" entgegen, während die "L-2"-Komponente uns in die Kurve zieht. Da "L-1" also kleiner ist als "Weight" werden wir sinken - wir müssen dem wie üblich entgegen wirken: Also mit dem "Elevator = Lateral axis" die Nase heben um damit den "AoA" zu erhöhen - mit anderen Worten wir initialisieren zusätzlich ein Steigen. (Dosiere dieses Steigen aber so, dass wir unsere Flughöhe nicht ändern"! Klingt doch wunderbar paradox: Steigen - aber dabei keine Höhe gewinnen!) Nun fangen wir an zu Kurven - und bekommen damit ein neues Problem! Du kennst das sicherlich aus Kindertagen oder aus dem Zirkus o.ä. - oder versuche es einmal mit ein paar Freunden: Stellt euch all nebeneinander und fasst euch bei den Händen startet euch im Kreis zu bewegen. Du wirst ganz schnell merken dass sich der am weitesten innen praktisch auf der Stelle dreht, der äußerste aber rennen muss! Vergleiche das Bild: Das rechte Tragflächen-Ende wäre dem "weitesten innen Läufer" gleichzustellen, und das linke Tragflächen-Ende dem "äußersten Läufer"! Merkst Du was das Problem ist? Die Tragflächen bewegen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch die Luft und produzieren somit unterschiedlich viel Lift:
Nun weißt Du auch warum wir bei den ersten Flugübungen die Option "--enable-auto-coordination" benutzt haben - das macht es wirklich einfacher! Damit haben wir jetzt alle drei Achsen ganz bewusst verändert - nur um die Kurve zu fliegen!
Das mag Dich anfangs sehr verwirren – aber Du wirst auch ohne Physik-Studium bald bemerken, dass das Flugzeug tatsächlich so reagiert – und Du dem nach „Gefühl“ entgegenwirken musst. Also versuche es: Starte neu
Im Kapitel „Richtig Kurven“ werden wird das noch verfeinern!
Die „Flaps“Schon bei den ersten Landungen haben wir ohne viel zu überlegen die „Flaps“ (Landeklappen) eingesetzt – jetzt wollen wir sehen warum:
Im Prinzip trifft auf die Flaps alles zu was wir auch über die Ailerons gesagt haben, aber sie werden auf beiden Seiten gleichzeitig in gleicher Richtung ausgefahren – das heißt sie bewirken keinerlei Kipp-Funktion, sondern erhöhen den Lift - gleichzeitig aber auch den "Drag"!
Achte also darauf die Flaps immer wohl dosiert einzusetzen. Sie werden bei Landungen immer, bei Starts von Fall zu Fall, eingesetzt, also immer dann wenn wir besonders langsam fliegen wollen (oder müssen) oder möglichst früh abheben wollen. Und dosiert einsetzen heißt: Wenn Du bei 100 kn die Flaps auf einen Schlag komplett ausfährst, wird Deine Maschine eine gewaltigen Satz nach oben machen (und Du fliegst mit dem Kopf gegen die Windschutzscheibe - wenn es denn kein Simulator wäre). Aber generell: Du kannst dabei sehr schnell in eine unkontrollierbare Fluglage geraten!
Die Benutzung der Flaps in unserer "c172p":
Kontrolliere die Stellung der Flaps regelmäßig an Hand des kleineren Hebels oder:
„Stall“ und „Spin“Am Anfang dieses Kapitels haben wir gelernt, dass wir während des Fliegens dem „Weight“ (bzw. der „Schwerkraft“) mittels des „Lift“ entgegen wirken müssen, und dass dieser „Lift“ hauptsächlich durch die Strömung der Luft über die Oberseite der Tragfläche erzeugt wird. Wir können (bewusst oder unbewusst) auf 2 Wegen diese Luftströmung von der Tragflächenoberseite abreißen lassen:
Schön wäre es, wenn sich die Luft nach dem Absacken und einer etwas erhöhten Geschwindigkeit sofort wieder an die Tragflächen anschmiegen würde – aber das wird von der Verwirbelung verhindert! Du musst nachhelfen indem Du die ganzen Luftverwirbelungen etc. mit überhöhter Geschwindigkeit erst „wegbläst“ um dann wieder ganz vorsichtig die normale Fluglage herzustellen! Also
Ist Dir aufgefallen, dass wir noch nach unten steuern können? Das Höhenleitwerk also noch funktioniert? Tatsächlich gehört es zu den Künsten der Flugzeugbauer sicherzustellen, dass am Höhenleitwerk die Strömung erst bei deutlich schlechteren Bedingungen abreißt als bei den Tragflächen! Du meinst jetzt bestimmt: „Du hast gut reden – dazu hab ich bei der Landung nicht genug Höhe und Zeit – ist doch Schwachsinn!“. Und Du hast recht: Jemand der es im „Short Final“ (Endanflug) zum Stall kommen lässt ist schwachsinnig oder betrunken oder müde oder ...oder.. Ähnlich wie wenn Du vom Hochhaus ohne Fallschirm springst – wie soll man da noch helfen? Aber im Flugzeug gibt es zumindest mehrere Warnungen:
Eigentlich ist ein Stall absolut ungefährlich – wenn man hoch genug ist und weiß was man tut! Diesen Flugzustand zu üben gehört deshalb zum Basisprogramm einer jeden Piloten-Ausbildung! Lass es uns versuchen:
Übe dies ruhig ein paar Mal und versuche herauszufinden wie Du den Punkt erkennen kannst, an dem die Maschine "stallen" wird! Wenn Du das im Gefühl hast, kannst Du ein Menge unnötiger Abstürze vermeiden! Übe dies dann auch mit Flaps in unterschiedlichen Stellungen! Und merke Dir die Geschwindigkeiten bei denen der Stall auftritt - bleibe bei einer Landung oberhalb dieser Geschwindigkeit - aber erinnere Dich: Zur perfekten Landung gehört der Stall: 1 cm über der Landebahn, nicht früher! Also schwebe dicht über dem Boden und reduziere die Geschwindigkeit bis zum Stall!
Du kannst auch dies wunderbar üben, wenn Du wie oben einen Stall einleitest, und kurz bevor die Nase absackt eine starke Kurve einleitest. Viel Spaß beim Karussell fahren! Mach es Dir zur Gewohnheit, gerade diese Stall-Übungen mit jedem Modell in großer Höhe durchzuspielen BEVOR Du damit die erste Landung versuchst! Auf diese Weise erfährst Du dann auch auf einfachste Art und Weise wie hoch Deine Minimum-Geschwindigkeit sein muss: Im Anflug, im Endanflug, und beim Aufsetzen! Natürlich steht das auch in den Büchern – die man unbedingt vor dem Start auswendig lernen muss – aber manchmal sind die eben gerade nicht greifbar! Trotzdem:
Wenn Du noch mehr über "Stalls & Co" wissen willst empfehle ich: http://de.wikipedia.org/wiki/Str%C3%B6mungsabriss Standard Prozeduren |