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In der Praxis sind Wind und Auftrieb der Luft variabel, und man berechnet die Gleitzahl nicht, sondern schätzt sie aufgrund von Erfahrungswerten ab.
In der Praxis sind Wind und Auftrieb der Luft variabel, und man berechnet die Gleitzahl nicht, sondern schätzt sie aufgrund von Erfahrungswerten ab.


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== Die Ursachen der Aufwinde ==
Es gibt drei primäre Quellen für Aufwinde, die von Segelflugzeugen genutzt werden können: Thermik, Hangaufwinde, und atmosphärische Wellen. Prinzipiell sind alle drei in FlightGear verfügbar, wenn man das [[A local weather system|Detaillierte Wettersystem]] verwendet.


== Sources of lift ==
=== Thermische Aufwinde ===
There are three main sources of lift for gliders: Thermals, ridge lift and wave lift. All of them are (in principle) available in FlightGear, when using the [[A local weather system|advanced weather system]] (previously called "local weather").
Wenn genügend Sonneneinstrahlung herrscht, wird der Boden erwärmt, wodurch eine dünne bodennahe Luftschicht erwärmt wird. Da warme Luft leichter als kalte Luft ist, kann unter gewissen Umständen die Lage instabil werden und ein erwärmtes Luftpaket nach oben steigen, was einen Schlauch mit aufsteigender Luft schafft, eine Thermik (auf die genaueren meteorologischen Vorgänge einzugehen, würde hier zu weit führen). Da das Luftpaket aufsteigt, verliert es mit zunehmender Höhe Energie, es kühlt ab. Sobald es das Kondensationsniveau errreicht, bildet sich eine Cumuluswolke, die die Position der Thermik anzeigt.
Als Segelflugpilot kann man die Thermik nutzen, indem man darin kreist, und so Höhe gewinnt. Ein durchschnittlich guter Thermikschlauch (im Segelfliegerjargon auch ''Bart'' genannt) enthält mit etwa 2-4 m/s aufsteigende Luft. Jedoch gilt: Wo Luft aufsteigt, da muss sie auch wieder runter - Gewöhnlich sind thermische Aufwinde von sinkenden Luftmassen umgeben, und konvektive Bewegung der Luft erzeugt auch Turbulenz. Daher ist an thermisch guten Tagen die Luft häufig recht unruhig.


=== Thermals ===
Obwohl der Thermikschlauch bis weit in die Wolke hineinreicht, steigt ein Segelflugzeug normalerweise nur bis zur Wolkenuntergrenze (Basis). In die Wolke hinein zu fliegen ist sehr gefährlich, denn die Sichtweite geht schlagartig auf null zurück, und man kann vollständig die Orientierung verlieren.
Convective clouds form when the sun heats up a thin layer of air in contact with the ground. As warm air is lighter than cold air, eventually the situation becomes unstable and pockets of air start rising, creating a column of lifting air, a thermal. If this column reaches above the condensation level, a Cumulus cap cloud forms, marking its position.


Glider pilots can enter the thermals and circle in them to gain altitude. A good thermal might have a radius of about 1000 m and provide 1 - 3 m/s of lift. However, where there is lift, there is also sink: thermals are usually surrounded by a region of sinking airmass, and the convective upward motion of air also creates turbulence.
Cumulonimbuswolken sind in gewisser Weise Weiterentwicklungen von Cumuluswolken und sind charakteristisch für Gewitterstürme. Obwohl sie starke Aufwinde besitzen, sollten sie aus verschiedenen Gründen (starke Turbulenz, durch die das Flugzeug zerbrechen kann, Gefahr durch Hagel und Vereisung, Blitzschlag, ...) nicht für Segelflug genutzt werden.


[[File:Soaring_thermals01.jpg|400px]]
[[File:Soaring_thermals02.jpg|400px]]


[[File:Soaring_thermals01.jpg|400px|Strong Cumulus development indicating good thermals]]
=== Hangaufwind ===
[[File:Soaring_thermals02.jpg|400px|Entering a cap cloud reduces visibility dramatically]]
Trifft ein ausreichend starker Wind unter geeignetem Winkel auf ansteigendes Gelände, wird der Luftstrom nach oben hin abgelenkt und es wird ein aufsteigender Luftstrom an der windwärts gerichteten Seite des Hanges generiert. Jedoch zeigt der Luftstrom hinter dem Kamm nach unten ins Tal, wodurch auf der Leeseite des Hanges starkes Sinken auftritt. Für gute Hangflugbedingungen muss der Wind stärker als 10 kt sein und im Idealfall senkrecht zum Hang wehen. Stärkerer Wind erzeugt auch stärkeren Aufwind, macht aber die Flugplanung schwieriger (siehe oben).


While the lift column reaches deep inside the cap cloud, a glider can usually only climb to the cloudbase. Entering the cap cloud is quite dangerous, as the visibility deteriorates rapidly and orientation can be completely lost. The Cumulonimbus clouds characteristic for thunderstorms have very powerful updrafts of air, but for obvious reasons (strong turbulence, possibility of hail and icing,...) they should not be used by glider pilots.
Das Gebiet des Aufwindes ist häufig sehr nah am Boden, wodurch man gefährlich nahe an vielleicht unzugänglichem Gelände fliegen muss, um gute Aufwinde zu erhalten.
[[File:Ridge_lift01.jpg|400px]]
[[File:Ridge_lift02.jpg|400px]]


=== Ridge lift ===
=== Atmosphärische Wellen ===
When a sufficiently strong wind meets rising terrain, the airstream is forced upward and thus a lift component is created at the windward slopes of a range. However, behind the ridge, the airstream turns down into the valley, and thus at the leeward side of a range a strong sink appears. For sufficient ridge lift conditions, winds stronger than 10 kt need to be perpendicular to a slope. Stronger winds create stronger lift, but make flight planning in general more difficult (see above).
Bei starkem Wind, wenn die Luft hinter einer Bergkette absinkt, kann sie vom Boden "abprallen" und im Lee der Gebirgskette ein Muster von aufsteigenden und fallenden Wellen bilden (siehe [http://www.ssa.org/sport/images/wave.jpg dieses Bild]). Diese Wellen bieten laminare Aufwinde fast ohne Turbulenz, welche sehr hoch reichen können - In Wellen wurde schon über 10 km Flughöhe errreicht.


The region of lift is usually very close to the ground, so one has to stay dangerously close to possibly rugged terrain in order to get good ridge lift conditions.  
Typischerweise bilden sich Wellen deutlich hinter einer ausgeprägten Gebirgskette bei Windstärken von 30 kt und mehr und wenn der Wind ungefähr senkrecht zur Bergkette steht. An der Untergrenze befindet sich ein sehr turbulenter "Rotor", und linsenförmige Lenticulariswolken zeigen häufig die Obergrenze der Welle an (Maximaler Aufwind herrscht vor der Lenticulariswolke).


[[File:Ridge_lift01.jpg|400px|Riding the ridge]]
Wellenaufwinde sind schwer zu finden, aber einfach zu fliegen: Das Aufwindgebiet ist sehr groß, es gibt keine Turbulenz, und man kann den Segler gegen den Wind fast stationär über Grund halten, während man entfernt von Boden und Wolken aufsteigt.
[[File:Ridge_lift02.jpg|400px|Staying close to the ground to get ridge lift]]


=== Wave lift ===
== Einrichten eines Segelflugs ==
When, in strong winds, the air descends behind a mountain range, it can 'bounce back' from the ground and form a pattern of rising and falling waves in the lee of a mountain range. These waves provide lift with almost no turbulence which can reach very high - more than 10 km altitude have been reached in waves.  
Mit einem Segelflugzeug ist es wichtig, einen festen Plan zu haben, was man vorhat, bevor man FlightGear startet, da einige wichtige Einstellungen in der Kommandozeile gemacht werden. Außerdem sollte man sich für einen Typ Aufwind entscheiden - Hangaufwind gibt es nur in bergigem Gelände, man muss es von der Startposition aus erreichen können; Thermik ist nachmittags am stärksten und nicht über offenem Wasser vorhanden.


Typically waves form well behind a significant mountain range in winds of 30 kt and above when the wind is roughly perpendicular to the mountain range. At the leading edge of the wave is a very turbulent 'rotor' region, and lense-shaped Lenticularis clouds indicate often the top region of the wave (the region of maximum lift is found before the Lenticularis).
=== Ein Segelflugzeug wählen ===
 
FlightGear hat einige Segelflugzeuge:
Wave lift is difficult to find, but easy to fly - the region of lift is huge, there is no turbulence and one can simply hold the glider almost stationary against the wind while rising far above terrain and clouds.
 
== Setting up a glider flight ==
With a glider, it is a good idea to have a firm idea what you want to do before starting FlightGear, since you have to make some choices in the commandline. It's also not a bad idea to think about what type of lift you want to utilize - ridge lift is only available in mountain regions, you need to be able to reach it from your starting location and thermal lift is strongest in the afternoon and not available over open water.
 
=== Choosing the glider ===
[[FlightGear]] has several glider models


{{Gallery
{{Gallery
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}}
}}


and in addition with the Scheibe "Falke" 25b also a motorglider.
und dazu mit dem Scheibe "Falke" 25b und der Grob G 109 auch zwei Motorsegler.


=== Starting location ===
Die Flugzeuge können von [http://www.flightgear.org/download/aircraft-v3-4/ dieser Seite] heruntergeladen werden.
Not every glider can be started from a runway, so you may need to add extra statements to the commandline. One possibility is to start the glider in the air by adding altitude and airspeed like


--altitude=3000 --vc=70 --heading=180
=== Startposition ===
Nicht jedes Segelflugzeug kann von einer Startbahn aus gestartet werden, also braucht man eventuell einige Extra-Optionen in der Komandozeile. Eine Möglichkeit besteht darin, den Segler in der Luft zu starten, in dem man so etwas wie <syntaxhighlight>--altitude=3000 --vc=70 --heading=180</syntaxhighlight> hinzufügt. Das startet den Flieger auf 3000 ft MSL mit einer Geschwindigkeit von 70 kt und einem Kurs von 180 Grad.


to the commandline (this will initialize the glider at 3000 ft with a velocity of 70 kt with a heading of 180 degrees - note that the altitude is absolute altitude rather than above ground level and adjust as needed!).
Um dies in [[FGRun]] einzustellen, gehe zur letzten Seite, gehe zu '''Advanced -> Initial Position''' und gib in die Felder "Altitude", "Heading" und "Airspeed" die Werte 3000, 180 und 70 ein.


Hanggliders and paragliders launch from mountains by running down a steep mountain slope till enough lift is generated. This means that you need to scout the terrain before and find a good loaction. A typical starting position may then be defined like
Hängegleiter und Paragleiter starten von Bergen, indem man einen Hang hinunter rennt, bis genug Auftrieb vorhanden ist. D.h. mann sollte das Gelände ein wenig kennen lernen um eine gute Startposition finden zu können. Eine typische Startposition könnte z.B. <syntaxhighlight>--lon=-122.4942234 --lat=37.6980674 --heading=270 –on-ground</syntaxhighlight> sein (Dies ist Half Moon Bay in der Standard-Szenerie bei San Francisco).


--lon=-122.4942234 --lat=37.6980674 --heading=270 –on-ground


(this is close to Half Moon Bay in the default scenery around San Francisco).
=== Startmethoden ===
Die meisten verfügbaren Segelflugzeuge müssen nicht in der Luft gestartet werden, sondern können wie inder Realität durch Winden- oder Flugzeugschlepp gestartet werden.


=== Launch methods ===
==== Windenstart ====
Most available gliders do not need to be initialized in the  air but can be launched as in reality by either winch or aerotow.  
Windenstart ist möglich mit dem [[SZD-9bis Bocian-1E|Bocian]], der [[Schleicher ASK 21|ASK21]], der [[ASK-13 sailplane|ASK-13]] und der [[Glaser-Dirks_DG-101G|DG-101]]. Bei dem Bocian kan man mit einem Klick auf das Gelände die winde an einem beliebigen Punkt platzieren; bei den anderen wird die Winde mit {{key press|Ctrl|W}} direkt vor dem Segelflugzeug platziert. Durch Drücken von {{key press|w}} wird die Winde gestartet(bei der ASK13 gedrückt halten) und, oben angekommen kann das Seil mit {{key press|W}} ausgeklinkt werden. Siehe auch das Menü '''Hilfe -> Flugzeug Hilfe''' für Details


==== Winch launches ====
====Flugzeugschlepp ====
Winch launches are currently available with the [[SZD-9bis Bocian-1E|Bocian]], the [[Schleicher ASK 21|ASK21]], the [[ASK-13 sailplane|ASK-13]] and the [[Glaser-Dirks_DG-101G|DG-101G]]. With the Bocian, it is possible to click in the scenery on a point where you would like to place a winch; with both, you can use Ctrl-w to place a winch directly in front of the glider. Press w to start the launch (in the ASK you need to hold it down) and, once at the top of the tow, release the cable with W. Refer to the aircraft-specific help for details.
Für F-Schlepp gibt es zwei Methoden: KI oder [[Howto: Multiplayer|Multiplayer-Pilot]]. Um F-Schlepp mit der KI durchzuführen, wähle entweder die ASK13, den Bocian oder die DG-101G, starte in KRHV und wähle das Szenario "KRHV_towing_demo" in der Liste in [[FGRun]]. Du solltest eine Piper J3 Cub sehen, die auf einem Taxiway in deine Richtung rollt und in der Nähe deines Segler anhält. Mit {{key press|Ctrl|o}} klinkst du das Seil ein, und mit {{key press|O}} klinkst du aus.


==== Aerotows ====
Für F-Schlepp im Multiplayer benötigst du natürlich einen anderen Piloten, der das Schleppflugzeug steuert - detaillierte Anweisungen gibt es [[doing aerotow over the net|in diesem Artikel (englisch)]].
For aerotows, two types are possible - AI or human pilot (via [[Howto: Multiplayer|multiplayer]]). To get an AI aerotow, select either the ASK, Bocian or DG-101G, choose KRHV as your airport and select the KRHV_towing_demo in the "Scenario" list box in [[FGRun]]. You should see a J3 Cub wobble its way towards you from a nearby taxiway, and pause close to your aircraft. Press control-o to hook on to it, and hold tight... the O key releases the cable.


For a multiplayer aerotow, you obviously need to arrange a tow with a human pilot - full instructions are available at [[doing aerotow over the net]].
Die DG-101G hat eine dritte Vaiante des F-Schlepps implementiert: einen Schlepp-Roboter, welcher mit {{key press|D}} platziert und mit den gleichen Tasten wie der KI-Flugzeugschlepp eingeklinkt wird. Mit {{key press|d}} startest du den Schlepp-Roboter.


The DG-101G implements a third type for aerotowing: a drag robot. To setup the drag robot press D. Then use the key sequenze as for AI aerotowing to attach to the drag robot. Then press d to start the robot.
==== Vom Boden aus ====
Die [[JSBSim]] version des airwaveXtreme wird gestartet, indem man einen steilen Hang hinunter läuft. Siehe auch die Dokumentation des Gleiters für Details.


==== From the ground ====
==== In der Luft ====
The JSBSim version of the airwaveXtreme is launched from the ground by running down a steep slope. Refer to the aircraft documentation and help for details.
Segelflugzeuge, die [[UIUC]] als FDM verwenden, können (noch) nicht via Winde oder F-Schlepp gestartet werden. Solche Segler müssen wie oben beschrieben in der Luft gestartet werden.


==== In air ====
== Das Wetter einstellen ==
Gliders that use the [[UIUC]] FDM are not (yet) capable of winch or aerotow launches. For such gliders it is necessary to start in the air.
Der nächste Schritt besteht darin, das Wetter entsprechend zu konfigurieren. In der Realität würde man sich das Wetter anschauen und basierend darauf entscheiden, was man heute mit dem Segelflugzeug unternimmt. In FlightGear kann man verschiedene Wetterlagen auswählen basierend darauf, was man mit dem Segler vorhat. Je nachdem, welches Wettermodell verwendet wird, sind die Schritte unterschiedlich.


== Setting the weather ==
=== Einfaches Wetter ===
The next step is to configure weather. In reality, you would take a look at the weather and decide what is possible to do with a glider. In Flightgear, it is possible to choose the weather based on what you would like to do. Dependent on the weather system used, the steps are a bit different. In general, it is recommended to use Advanced Weather for glider flights.
[[File:Pinzgauer.jpg|thumb|400px|[[Schleicher ASK 21]] fliegt im "[[Pinzgauer Spaziergang]]" Szenario]]
Im Einfachen Wetter ("Basic Weather") kann man Thermik nutzen, aber diese muss individuell in einem Szenario definiert werden. Wie das gemacht wird, kann man am besten in der Datei <tt>[[$FG ROOT]]/AI/thermal_demo.xml</tt> sehen, welche 11 Thermiken und 6 Abwinde rund um die Bucht von San Francisco platziert. Der Artikel [[AI Systems]] behandelt Details über AI Szenarien im Allgemeinen. Beachte, dass Thermik und Abwinde, die durch Szenarien generiert werden, unabhängig vom Einfachen Wetter System existieren. Es kann also sein, dass Wolken nicht zur Thermik passen, oder dass sich die Thermik nicht mit dem Wind verlagert. Um dies zu vermeiden, kannst du die Wolken passend zur Thermik und den Wind in Übereinstimmung mit dem Wind im AI Szenario einstellen. Außerdem sehen Thermikwolken anders aus, als die Standard-Wolken. Für ein AI Szenario mit Thermik in den Österreichischen Alpen, siehe [[Pinzgauer Spaziergang]].


=== Basic Weather ===
Hangaufwind funktioniert gut im Einfachen Wetter. Typischerweise sollte der Wind für gute Habgflugbedingungen so eingestellt werden, dass er mit 10 - 20 kt senkrecht zum Hang weht. Wenn man das Interface im Dialogfenster verwendet, ist es wichtig, nicht nur die "Aloft winds" entsprechend einzustellen, sondern auch den "Boundary layer". Das sorgt für eine schwierige Landung, da der Wind dann auch in Bodennhähe im Tal mit voller Stärke weht, aber da Hangaufwind ein Bodennähe am stärksten ist, fliegt ein Segler im Hangaufwind fast ständig in der Zone des Boundary layer. Falls man also die Windstärke dort reduziert, um leicht im Tal landen zu können, gibt es auch keinen Hangaufwind mehr.  
[[File:Pinzgauer.jpg|thumb|270px|[[Schleicher ASK 21]] gliding in the [[Pinzgauer Spaziergang]] thermals scenario]]
In Basic Weather, thermals and sinks can be used but must be defined individually in a thermal scenario file. To see how this is done it would be best to examine the file called <tt>[[$FG ROOT]]/AI/thermal_demo.xml</tt>, which sets up 11 thermals and 6 sinks around San Francisco Bay. To learn more about AI scenarios in general, see the related article called [[AI Systems]]. Note that the thermals and sinks exist independently of FlightGear's Basic Weather system, so it's possible to have cloud layers that don't match your thermal heights or thermals which do not move with the wind. To prevent this you may want to manually set the cloud layers to match your thermals and match AI-defined winds with the winds set in the weather. Also, cap clouds do not match the default clouds in shape.
If you'd like to discover the Austrian alpine region with AI thermals, you might want to read [[Pinzgauer Spaziergang]].


Ridge lift works well with Basic Weather. Typically winds should be chosen to be perpendicular to a slope between 10 and 20 kt for good ridge lift conditions. When using the wind layer interface, it is important to set not only the aloft winds but also the boundary layer winds to this value. This makes for a nasty landing, as the winds even close to touchdown in the valleys blow at full strength, but since ridge lift is only strong close to the terrain, a glider using ridge lift is almost always in the boundary layer zone, and if the boundary layer winds are reduced to get the landing conditions in the valleys right, ridge lift on the slopes collapses as well.
=== Detailliertes Wetter ===
Das [[A local weather system |Detaillierte Wetter]] (seit FlightGear 2.6) kann automatisch Thermik generieren, zusammen mit passenden Quellwolken. Dafür muss die Option "Generate Thermals" aktiviert sein. Der Schieberegler "Thermal properties" stellt das Verhalten der Thermik ein: "low convection" gneriert wenig Turbulenz, Thermiken mit großem Radius, und recht schwachem Aufwind, "rough day" generiert starke Aufwinde und Turbulenz in enger Thermik


=== Advanced Weather ===
Das Detaillierte Wetter liefert ziemlich realistische Ergebnisse:
The [[A local weather system |Local Weather]] package (for Flightgear 2.0.x and 2.4.x) or Advanced Weather (2.6.x) has the option to automatically generate thermals along with the convective clouds. For this, the checkbox 'generate thermals' has to be selected. The slider 'thermal properties' modifies the behaviour of the thermals - for 'low convection' it will generate little turbulence, thermals with a large radius and only modest lift, for 'rough day' it will generate strong lift and turbulence in narrow thermals.


The convective cloud system generates rather realistic results:
* Die Anzahl der Thermiken ist mittags am größten, und die Stärke ist am frühen Nachmittag am größten.
* Die Wahrscheinlichkeit Thermik zu finden, hängt vom Terrain ab - höher gelegene Punkte und Oberflächen, die sich gut aufheizen bilden bessere Thermik als Eis oder offene Wasserflächen
* Nicht jede Wilke führt Thermik mit sich, nicht jede Thermik ist nutzbar
* Manchmal wird sog. Blauthermik generiert - d.h. ohne Entwicklung von Cumuluswolken.


* the number of thermals is maximal around noon and the strength of thermals is maximal in the early afternoon
Infolgedessen findet man so gut wie nie gute Segelflugbedingungen am frühen Morgen oder starke Thermik über dem Meer. Jede Hochdruck Situation wird zumindest einige Quellwolken generieren, Tiefdruckgebiete fürgewöhnlich nicht.
* the probability to find a thermal depends on terrain - elevated points and surfaces which heat up well are more likely to generate thermals than ice or open water
* not every cloud has a thermal associated, not every thermal is usable
* sometimes blue thermals (i.e. without a cap cloud) are created


As a result, you will almost never find good soaring conditions early in the morning or strong thermals over the sea. Any 'high pressure' weather situation will generate at least some amount of convective clouds, low pressure situations usually do not.  
Um Hangaufwind zu erzeugen, wähle als Windmodell "constant", und stelle den Wind so ein, dass er mit 10 - 20 kt senkrecht zum Hang weht. Das Wettersystem berechnet den Boundary layer automatisch in Bezug zum Gelände, also gibt es eine realistische Verringerung der Windgeschwindigkeit im Tal, jedoch nicht am Berghang.


In order to set up ridge lift, select wind model 'constant' and set the wind perpendicular to the slope with 10-20 kt. Advanced Weather computes the boundary layer dynamically dependent on terrain, as a result there will be a realistic reduction of windspeed for a landing in the valley but not at mountain slopes.
Detailliertes Wetter hat ein funktionierendes Modell für atmosphärische Wellen, aber bisher keine Möglichkeit festzustellen, unter welchen Umständen Leewellen entstehen, daher ist etwas Nasal-coding erforderlich, wenn man es verwenden will.


Advanced Weather has a working model for wave lift, but so far no way of automatically detecting the conditions which lead to a lee wave, thus in order to use it, some Nasal coding is required.
== Die Theorie lernen ==
Für diejenigen, die gerne mehr über Segelflug im Allgemeinen erfahren wollen, ist das [http://www.faa.gov/regulations_policies/handbooks_manuals/aircraft/glider_handbook/ FAA glider handbook] (engl.) und die [http://www.daec.de/fileadmin/user_upload/files/2012/sportarten/segelflug/download/sbo/SBO_2014.pdf Segelflug-Betriebs-Ordnung] (pdf) zu empfehlen.


== Learn the theory ==
== Verwandte Seiten ==
For those wishing to gain a more in-depth knowledge of correct glider operation, the [http://www.faa.gov/regulations_policies/handbooks_manuals/aircraft/glider_handbook/ FAA glider handbook] makes good reading.
 
{{Appendix}}
 
== Related content ==
* [[Improving Glider Realism]]
* [[Improving Glider Realism]]
* [[Soaring instrumentation SDK]]
* [[Soaring instrumentation SDK]]


[[Category:Aviation]]


[[Category:Aviation]]
[[en:Soaring]]
[[es:Vuelo sin motor]]

Revision as of 16:10, 29 January 2016

Bocian being towed by a Piper J3 Cub.

Segelfliegen ist eine Freizeitaktivität und ein wettbewerbsfähiger Luftsport in welchem die Piloten unmotorisierte Flugzeuge fliegen (Segelflugzeuge oder Gleiter), indem sie natürlich vorkommende aufsteigende Luftströmungen nutzen, um in der Luft zu bleiben.

In einem weiteren Sinne beschreibt dieser Artikel, wie man Segelflugzeuge, Motorsegler, Hängegleiter und Gleitschirme fliegt, wie man unmotorisierte Flüge plant, wie man das Wetter angemesen einstellt, wie man Segelflugzeuge startet, und wie man aufsteigende Luftmassen ausnutzt.

Bemerkung  In den meisten Fällen werden beim Segelflug metrische Einheiten verwendet: Flughöhe in Metern und Geschwindigkeit in m/s bzw. km/h - In diesem Artikel folgen wir dieser Konvention.

Grundlagen des Segelflugs

Jedes Flugzeug muss bei einem Flug mit konstanter Geschwindigkeit den Luftwiderstand mit Vortrieb und die Schwerkraft mit Auftrieb ausgleichen. Gewöhnlich stellt das Triebwerk die erforderliche Energie zur Verfügung. Ein Segelflugzeug dagegen nutzt seine Flughöhe (bzw. potentielle Energie) um Luftwiderstand und Gravitation zu überwinden. Also kann ein Segelflugzeug aus einer bestimmten Höhe nur eine gewisse Strecke weit gleiten. Das Gleitverhältnis/Gleitzahl gibt an, wie weit ein Segelflugzeug aus einer bestimmten Höhe kommt. Ein Hochleistungsflugzeug z.B. mit einem Gleitverhältnis von 1:50 (Gleitzahl 50) kann aus 1 m Höhe 50 m weit gleiten.

Die Gleitzahl ist keine feste Größe, sondern hängt von der Fluggeschwindigkeit ab. Jedes Segelflugzeug hat eine bestimmte Geschwindigkeit, wo die Gleitzahl maximal ist (gewöhnlich liegt diese Geschwindigkeit zwischen 90 und 120 km/h). Wenn das Flugzeug schneller fliegt, vergrößert sich die Sinkrate. Wenn man langsamer fliegt, verringert sich zwar die Sinkrate, da jedoch die Geschwindigkeit sich auch verringert, liegt die Gleitzahl dennoch unter dem Optimum. In unbewegter Luft muss ein Segelflugzeug mit der Geschwindigkeit für bestes Gleiten geflogen werden, um optimale Flugleistungen zu erzielen.

Der Einfluss des Windes

Wind hat einen entscheidenen Einfluss auf die Gleitzahl, die erreicht werden kann. Normalerweise möchte ein Segelflugpilot wissen, ob er einen bestimmten Punkt am Boden erreichen kann und in welcher Höhe (Flugplatz zum Landen, Gebirgspass zum überqueren, ...). Angenommen wir haben aktuell eine Flughöhe von 1000 m und eine maximale Gleitzahl von 1:40 bei 110 km/h - d.h. wir erreichen bei Windstille einen Flugplatz in 40 km Entfernung. Bei einem Gegenwind von 40 km/h beträgt unsere Geschwindigkeit über Grund nur noch 70 km/h, und daher wird die wirksame Gleitzahl um 70/110 auf ungefähr 1:25 reduziert, obwohl wir mit der Geschwindigkeit für bestes Gleiten fliegen.

Das kann dramatische Einflüsse auf Hängegleiter haben, die mit deutlich geringeren Geschwindigkeiten fliegen: Ein Hängegleiter, der mit 35 km/h gegen 35 km/h Gegenwind fliegt, bleibt stationär über dem Boden und hat eine wirksame Gleitzahl von null - um voran zu kommen, muss er schneller fliegen. Für langsame Segler haben Windrichtung und -Stärke einen bedeutenden Einfluss auf jede Entscheidung, die getroffen wird.

Allgemein gilt, um die beste wirksame Gleitzahl zu erreichen, fliegt man gegen den Wind schneller als die Optimalgeschwindigkeit, und mit dem Wind langsamer als die Optimalgeschwindigkeit.

Einfluss von Auf- und Abwinden

Die Vertikalbewegung der Luft hat ebenfalls einen ausgeprägten Einfluss auf die wirksame Gleitzahl. Angenommen wir fliegen in einer mit 0,5 m/s aufsteigenden Luftmasse wieder mit 110 km/h. Das vergrößert die Gleitzahl um 1/0,5 auf 1:80, da wir eigentlich nur mit 0,5 m/s sinken. Es geht sogar noch besser: Wir verringern die Fluggeschwindigkeit auf 70 km/h um eine Sinkrate von 0,7 m/s zu erreichen. In ruhiger Luft würde dies einer Gleitzahl von 1:36 entsprechen, wäre also unklug. Aber in aufsteigender Luft sinken wir nur mit 0,2 m/s was einer Gleitzahl von 1:125 entspricht. In sinkender Luft passiert natürlich genau das Gegenteil.

Die daraus abgeleiteten Regeln sind: Fliege langsamer als die Optimalgeschwindigkeit in aufsteigender Luft, schneller in sinkender Luft. Falls die minimale Sinkrate gleich der Vertikalgeschwindigkeit der aufsteigenden Luft ist, verliert man überhaupt keine Höhe. Generell gilt: In jeder Luftmasse, die aufsteigt, muss das Segelflugzeug mit der Geschwindigkeit für geringstes Sinken geflogen werden (die immer niedriger ist als die Geschwindigkeit für bestes Gleiten), um den Höhengewinn zu maximieren. Dies vereinfacht auch das Fliegen enger Kreise in engen Aufwinden.

In der Praxis sind Wind und Auftrieb der Luft variabel, und man berechnet die Gleitzahl nicht, sondern schätzt sie aufgrund von Erfahrungswerten ab.

Die Ursachen der Aufwinde

Es gibt drei primäre Quellen für Aufwinde, die von Segelflugzeugen genutzt werden können: Thermik, Hangaufwinde, und atmosphärische Wellen. Prinzipiell sind alle drei in FlightGear verfügbar, wenn man das Detaillierte Wettersystem verwendet.

Thermische Aufwinde

Wenn genügend Sonneneinstrahlung herrscht, wird der Boden erwärmt, wodurch eine dünne bodennahe Luftschicht erwärmt wird. Da warme Luft leichter als kalte Luft ist, kann unter gewissen Umständen die Lage instabil werden und ein erwärmtes Luftpaket nach oben steigen, was einen Schlauch mit aufsteigender Luft schafft, eine Thermik (auf die genaueren meteorologischen Vorgänge einzugehen, würde hier zu weit führen). Da das Luftpaket aufsteigt, verliert es mit zunehmender Höhe Energie, es kühlt ab. Sobald es das Kondensationsniveau errreicht, bildet sich eine Cumuluswolke, die die Position der Thermik anzeigt.

Als Segelflugpilot kann man die Thermik nutzen, indem man darin kreist, und so Höhe gewinnt. Ein durchschnittlich guter Thermikschlauch (im Segelfliegerjargon auch Bart genannt) enthält mit etwa 2-4 m/s aufsteigende Luft. Jedoch gilt: Wo Luft aufsteigt, da muss sie auch wieder runter - Gewöhnlich sind thermische Aufwinde von sinkenden Luftmassen umgeben, und konvektive Bewegung der Luft erzeugt auch Turbulenz. Daher ist an thermisch guten Tagen die Luft häufig recht unruhig.

Obwohl der Thermikschlauch bis weit in die Wolke hineinreicht, steigt ein Segelflugzeug normalerweise nur bis zur Wolkenuntergrenze (Basis). In die Wolke hinein zu fliegen ist sehr gefährlich, denn die Sichtweite geht schlagartig auf null zurück, und man kann vollständig die Orientierung verlieren.

Cumulonimbuswolken sind in gewisser Weise Weiterentwicklungen von Cumuluswolken und sind charakteristisch für Gewitterstürme. Obwohl sie starke Aufwinde besitzen, sollten sie aus verschiedenen Gründen (starke Turbulenz, durch die das Flugzeug zerbrechen kann, Gefahr durch Hagel und Vereisung, Blitzschlag, ...) nicht für Segelflug genutzt werden.

Soaring thermals01.jpg Soaring thermals02.jpg

Hangaufwind

Trifft ein ausreichend starker Wind unter geeignetem Winkel auf ansteigendes Gelände, wird der Luftstrom nach oben hin abgelenkt und es wird ein aufsteigender Luftstrom an der windwärts gerichteten Seite des Hanges generiert. Jedoch zeigt der Luftstrom hinter dem Kamm nach unten ins Tal, wodurch auf der Leeseite des Hanges starkes Sinken auftritt. Für gute Hangflugbedingungen muss der Wind stärker als 10 kt sein und im Idealfall senkrecht zum Hang wehen. Stärkerer Wind erzeugt auch stärkeren Aufwind, macht aber die Flugplanung schwieriger (siehe oben).

Das Gebiet des Aufwindes ist häufig sehr nah am Boden, wodurch man gefährlich nahe an vielleicht unzugänglichem Gelände fliegen muss, um gute Aufwinde zu erhalten. Ridge lift01.jpg Ridge lift02.jpg

Atmosphärische Wellen

Bei starkem Wind, wenn die Luft hinter einer Bergkette absinkt, kann sie vom Boden "abprallen" und im Lee der Gebirgskette ein Muster von aufsteigenden und fallenden Wellen bilden (siehe dieses Bild). Diese Wellen bieten laminare Aufwinde fast ohne Turbulenz, welche sehr hoch reichen können - In Wellen wurde schon über 10 km Flughöhe errreicht.

Typischerweise bilden sich Wellen deutlich hinter einer ausgeprägten Gebirgskette bei Windstärken von 30 kt und mehr und wenn der Wind ungefähr senkrecht zur Bergkette steht. An der Untergrenze befindet sich ein sehr turbulenter "Rotor", und linsenförmige Lenticulariswolken zeigen häufig die Obergrenze der Welle an (Maximaler Aufwind herrscht vor der Lenticulariswolke).

Wellenaufwinde sind schwer zu finden, aber einfach zu fliegen: Das Aufwindgebiet ist sehr groß, es gibt keine Turbulenz, und man kann den Segler gegen den Wind fast stationär über Grund halten, während man entfernt von Boden und Wolken aufsteigt.

Einrichten eines Segelflugs

Mit einem Segelflugzeug ist es wichtig, einen festen Plan zu haben, was man vorhat, bevor man FlightGear startet, da einige wichtige Einstellungen in der Kommandozeile gemacht werden. Außerdem sollte man sich für einen Typ Aufwind entscheiden - Hangaufwind gibt es nur in bergigem Gelände, man muss es von der Startposition aus erreichen können; Thermik ist nachmittags am stärksten und nicht über offenem Wasser vorhanden.

Ein Segelflugzeug wählen

FlightGear hat einige Segelflugzeuge:

Airwave Xtreme 150  
Bocian  
Glaser-Dirks DG-101G  
Glaser-Dirks DG-300  
Paraglider  
Schleicher ASW-20  
Schweizer 2-33  
Schleicher ASK-13  

und dazu mit dem Scheibe "Falke" 25b und der Grob G 109 auch zwei Motorsegler.

Die Flugzeuge können von dieser Seite heruntergeladen werden.

Startposition

Nicht jedes Segelflugzeug kann von einer Startbahn aus gestartet werden, also braucht man eventuell einige Extra-Optionen in der Komandozeile. Eine Möglichkeit besteht darin, den Segler in der Luft zu starten, in dem man so etwas wie 

--altitude=3000 --vc=70 --heading=180

hinzufügt. Das startet den Flieger auf 3000 ft MSL mit einer Geschwindigkeit von 70 kt und einem Kurs von 180 Grad.

Um dies in FGRun einzustellen, gehe zur letzten Seite, gehe zu Advanced -> Initial Position und gib in die Felder "Altitude", "Heading" und "Airspeed" die Werte 3000, 180 und 70 ein.

Hängegleiter und Paragleiter starten von Bergen, indem man einen Hang hinunter rennt, bis genug Auftrieb vorhanden ist. D.h. mann sollte das Gelände ein wenig kennen lernen um eine gute Startposition finden zu können. Eine typische Startposition könnte z.B. 

--lon=-122.4942234 --lat=37.6980674 --heading=270 –on-ground

sein (Dies ist Half Moon Bay in der Standard-Szenerie bei San Francisco).


Startmethoden

Die meisten verfügbaren Segelflugzeuge müssen nicht in der Luft gestartet werden, sondern können wie inder Realität durch Winden- oder Flugzeugschlepp gestartet werden.

Windenstart

Windenstart ist möglich mit dem Bocian, der ASK21, der ASK-13 und der DG-101. Bei dem Bocian kan man mit einem Klick auf das Gelände die winde an einem beliebigen Punkt platzieren; bei den anderen wird die Winde mit Ctrl+W direkt vor dem Segelflugzeug platziert. Durch Drücken von w wird die Winde gestartet(bei der ASK13 gedrückt halten) und, oben angekommen kann das Seil mit W ausgeklinkt werden. Siehe auch das Menü Hilfe -> Flugzeug Hilfe für Details

Flugzeugschlepp

Für F-Schlepp gibt es zwei Methoden: KI oder Multiplayer-Pilot. Um F-Schlepp mit der KI durchzuführen, wähle entweder die ASK13, den Bocian oder die DG-101G, starte in KRHV und wähle das Szenario "KRHV_towing_demo" in der Liste in FGRun. Du solltest eine Piper J3 Cub sehen, die auf einem Taxiway in deine Richtung rollt und in der Nähe deines Segler anhält. Mit Ctrl+o klinkst du das Seil ein, und mit O klinkst du aus.

Für F-Schlepp im Multiplayer benötigst du natürlich einen anderen Piloten, der das Schleppflugzeug steuert - detaillierte Anweisungen gibt es in diesem Artikel (englisch).

Die DG-101G hat eine dritte Vaiante des F-Schlepps implementiert: einen Schlepp-Roboter, welcher mit D platziert und mit den gleichen Tasten wie der KI-Flugzeugschlepp eingeklinkt wird. Mit d startest du den Schlepp-Roboter.

Vom Boden aus

Die JSBSim version des airwaveXtreme wird gestartet, indem man einen steilen Hang hinunter läuft. Siehe auch die Dokumentation des Gleiters für Details.

In der Luft

Segelflugzeuge, die UIUC als FDM verwenden, können (noch) nicht via Winde oder F-Schlepp gestartet werden. Solche Segler müssen wie oben beschrieben in der Luft gestartet werden.

Das Wetter einstellen

Der nächste Schritt besteht darin, das Wetter entsprechend zu konfigurieren. In der Realität würde man sich das Wetter anschauen und basierend darauf entscheiden, was man heute mit dem Segelflugzeug unternimmt. In FlightGear kann man verschiedene Wetterlagen auswählen basierend darauf, was man mit dem Segler vorhat. Je nachdem, welches Wettermodell verwendet wird, sind die Schritte unterschiedlich.

Einfaches Wetter

Schleicher ASK 21 fliegt im "Pinzgauer Spaziergang" Szenario

Im Einfachen Wetter ("Basic Weather") kann man Thermik nutzen, aber diese muss individuell in einem Szenario definiert werden. Wie das gemacht wird, kann man am besten in der Datei $FG ROOT/AI/thermal_demo.xml sehen, welche 11 Thermiken und 6 Abwinde rund um die Bucht von San Francisco platziert. Der Artikel AI Systems behandelt Details über AI Szenarien im Allgemeinen. Beachte, dass Thermik und Abwinde, die durch Szenarien generiert werden, unabhängig vom Einfachen Wetter System existieren. Es kann also sein, dass Wolken nicht zur Thermik passen, oder dass sich die Thermik nicht mit dem Wind verlagert. Um dies zu vermeiden, kannst du die Wolken passend zur Thermik und den Wind in Übereinstimmung mit dem Wind im AI Szenario einstellen. Außerdem sehen Thermikwolken anders aus, als die Standard-Wolken. Für ein AI Szenario mit Thermik in den Österreichischen Alpen, siehe Pinzgauer Spaziergang.

Hangaufwind funktioniert gut im Einfachen Wetter. Typischerweise sollte der Wind für gute Habgflugbedingungen so eingestellt werden, dass er mit 10 - 20 kt senkrecht zum Hang weht. Wenn man das Interface im Dialogfenster verwendet, ist es wichtig, nicht nur die "Aloft winds" entsprechend einzustellen, sondern auch den "Boundary layer". Das sorgt für eine schwierige Landung, da der Wind dann auch in Bodennhähe im Tal mit voller Stärke weht, aber da Hangaufwind ein Bodennähe am stärksten ist, fliegt ein Segler im Hangaufwind fast ständig in der Zone des Boundary layer. Falls man also die Windstärke dort reduziert, um leicht im Tal landen zu können, gibt es auch keinen Hangaufwind mehr.

Detailliertes Wetter

Das Detaillierte Wetter (seit FlightGear 2.6) kann automatisch Thermik generieren, zusammen mit passenden Quellwolken. Dafür muss die Option "Generate Thermals" aktiviert sein. Der Schieberegler "Thermal properties" stellt das Verhalten der Thermik ein: "low convection" gneriert wenig Turbulenz, Thermiken mit großem Radius, und recht schwachem Aufwind, "rough day" generiert starke Aufwinde und Turbulenz in enger Thermik

Das Detaillierte Wetter liefert ziemlich realistische Ergebnisse:

  • Die Anzahl der Thermiken ist mittags am größten, und die Stärke ist am frühen Nachmittag am größten.
  • Die Wahrscheinlichkeit Thermik zu finden, hängt vom Terrain ab - höher gelegene Punkte und Oberflächen, die sich gut aufheizen bilden bessere Thermik als Eis oder offene Wasserflächen
  • Nicht jede Wilke führt Thermik mit sich, nicht jede Thermik ist nutzbar
  • Manchmal wird sog. Blauthermik generiert - d.h. ohne Entwicklung von Cumuluswolken.

Infolgedessen findet man so gut wie nie gute Segelflugbedingungen am frühen Morgen oder starke Thermik über dem Meer. Jede Hochdruck Situation wird zumindest einige Quellwolken generieren, Tiefdruckgebiete fürgewöhnlich nicht.

Um Hangaufwind zu erzeugen, wähle als Windmodell "constant", und stelle den Wind so ein, dass er mit 10 - 20 kt senkrecht zum Hang weht. Das Wettersystem berechnet den Boundary layer automatisch in Bezug zum Gelände, also gibt es eine realistische Verringerung der Windgeschwindigkeit im Tal, jedoch nicht am Berghang.

Detailliertes Wetter hat ein funktionierendes Modell für atmosphärische Wellen, aber bisher keine Möglichkeit festzustellen, unter welchen Umständen Leewellen entstehen, daher ist etwas Nasal-coding erforderlich, wenn man es verwenden will.

Die Theorie lernen

Für diejenigen, die gerne mehr über Segelflug im Allgemeinen erfahren wollen, ist das FAA glider handbook (engl.) und die Segelflug-Betriebs-Ordnung (pdf) zu empfehlen.

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