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umkehrkurven und der gleichen
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rth
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Hier seit: 12.08.2005
Beiträge: 163

BeitragVerfasst am: Sa, 13 Mai 2006, 9:54    Titel: Antworten mit Zitat

Angenommen ein Flugzeug hat bei Motorausfall und Best Glide Speed eine Sinkrate von 500 ft/min. Bei einem Motorausfall aus 500 ft GND ergibt sich dann folgende Situation:

- Umkehrkurve mit Standard Rate: man ist am Boden, bevor die Kurve beendet ist.

- Umkehrkurve mit 60 - 70° Bank: man schafft es bis ins Final (bei ca. 100 - 200 ft GND), jedoch i.d.R. nicht bis zur Piste (es sei denn, man ist am anderen Ende einer sehr langen Piste gestartet).

Achtung: Bei hoher Bank erreicht das Flugzeug auch hohe Sinkraten (da der Load Factor nicht wesentlich steigen soll), das ist also nichts für Nervenschwache und Ungeübte.

Bei größeren Flugzeugen mit größerer Sinkrate wird das alles noch spannender. Und nicht vergessen: nach der Umkehrkurve landet man meistens auch noch mit Rückenwind (im Acker).

Am besten setzt man sich in einen Simulator oder ein FNPT oder an den PC und probiert das zum Abgewöhnen aus.
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EDLB
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Hier seit: 06.06.2004
Beiträge: 50
Ort: Lüdinghausen

BeitragVerfasst am: Sa, 13 Mai 2006, 22:28    Titel: Antworten mit Zitat

rth schrieb:
- Umkehrkurve mit 60 - 70° Bank: man schafft es bis ins Final (bei ca. 100 - 200 ft GND), jedoch i.d.R. nicht bis zur Piste (es sei denn, man ist am anderen Ende einer sehr langen Piste gestartet).


Damit schaffts du es nur angespitzt in den Boden. 60-70 Grad Bank sind > 2G Kurven. Die dafür erforderliche Geschwindigkeit um den accelerated Stall dabei zu verhindern kannst Du ohne volle Motorleistung gar nicht erreichen. Das dürfte die typische Falle sein, wegen der die meisten tödlichen Unfälle beim Versuch einer Rückkehr zur Bahn aus zu niedriger Höhe passieren.

Weiteres Problem. Der induzierte Wiederstand und damit die notwendige Antriebsleistung vervierfacht sich. Ohne Motorleistung vervierfacht sich der Höhenverlust pro Minute. Du hast für optimales Gleiten mit 500Fuß/Minute gerechnet. In einer 60 Grad (2G) Umkehrkurve verlierst du 2000 Fuß/Minute oder anders ausgedrückt 500Fuß Höhe reichen für 15 Sekunden. Die Stallspeed steigt um Wurzel 2 also das 1,41 fache der normalen Stallspeed. Damit stallst Du eine C172 bei optimaler Gleitgeschwindigkeit (65Kt) ohne Flaps.

Mit freundlichem Gruß
Christian
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rth
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Hier seit: 12.08.2005
Beiträge: 163

BeitragVerfasst am: So, 14 Mai 2006, 11:33    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Damit schaffts du es nur angespitzt in den Boden. 60-70 Grad Bank sind > 2G Kurven.


FALSCH! Das ist ein sehr beliebter Irrtum.

Die Bank hat mit einem Load Factor erst einmal gar nichts zu tun. Ein Load Factor tritt bei Banks nur dann auf, wenn man den daraus resultierenden Auftriebsverlust kompensieren will. Das ist z.B. der Fall in Kurven, die Level geflogen werden. Nimmt man den Auftriebsverlust durch die Bank hin, ändert sich am Load Factor gar nichts, es entsteht oder erhöht sich lediglich die Sinkrate.

Bei einem Motorausfall die Höhe halten zu wollen, ist völliger Unsinn. Wie ich bereits geschrieben habe, kommt es bei einer steil geflogenen Kurve zu einer deutlich erhöhten Sinkrate.
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EDLB
eddh.de-Stamm-User


Hier seit: 06.06.2004
Beiträge: 50
Ort: Lüdinghausen

BeitragVerfasst am: So, 14 Mai 2006, 22:28    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn Du die 60 Grad nur machst, um Höhe zu verlieren hast Du recht. Ich gehe davon aus das die 60 bis 70 Grad dazu da sind, eine Kurve zu fliegen. Zum Zweck um zur Bahn zurückzukommen.
Die 2 G entstehen, weil eine Kurve geflogen wird. Und egal ob mit oder ohne Höhenverlust entstehen beim Kurvenflug Fliehkräfte, die den Loadfaktor erhöhen müssen. Sonst wirds eben keine Kurve sondern eine Gerade. Ergo willst Du das Heading ändern, must Du eine Kurve fliegen und es entsteht immer ein höherer Loadfaktor wie beim Geradeausflug.

Du kannst in der Kurve nun Kunstflugmässig einen Parabelflug nach unten machen, um einen Teil der Erdbeschleunigung gegen Fliehkräfte auszutauschen, nur verschiebst Du damit die Load gering und auf etwas später beim notwendigen Abfangen. Bei 500Fuß AGL keine erfolgversprechende Strategie.
Nehmen wir mal an Du verringerst den Loadfaktor deiner 60 Grad Kuve in dem Du den Erdanziehungsanteil ganz 1G auf 0G verringerst.
Der Loadfaktor verringert sich von 2G auf 1,73G. Gleichzeitig stürzt Du mit 10m/s² auf die Erde zu. Einschlag auf derselben erfolgt nach ca. 5,7 Sekunden.

Mit freundlichem Gruß
Christian
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rth
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Hier seit: 12.08.2005
Beiträge: 163

BeitragVerfasst am: Mo, 15 Mai 2006, 0:51    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Die 2 G entstehen, weil eine Kurve geflogen wird. Und egal ob mit oder ohne Höhenverlust entstehen beim Kurvenflug Fliehkräfte, die den Loadfaktor erhöhen müssen. Sonst wirds eben keine Kurve sondern eine Gerade.


Oh, oh, verlang von Deiner Flugschule Dein Geld zurück, zumindest für das Fach Aerodynamik.

Die Sache ist so:

Je nach Anstellwinkel und Geschwindigkeit erzeugen die Tragflächen eines Flugzeugs eine Kraft senkrecht zur Flugzeug Quer- und Längsachse nach oben. Solange keine vertikale Beschleunigung (also Level oder konstante Steig- bzw. Sinkrate) und keine Bank vorliegt, entspricht diese Kraft dem Gewicht des Flugzeugs mit umgekehrter Richtung. Bei einer Bank teilt sich diese Kraft in eine vertikale und horizontale Komponente. Die horizontale Komponente stellt dabei eine Zentripetalkraft, die den Kurvenflug ermöglicht, die vertikale Komponente steht als Auftrieb zur Verfügung. Wenn aus einem Straight and Level Flug sich bei Einnahme einer Bank weder Anstellwinkel noch Geschwindigkeit des Flugzeugs ändern, wird das Flugzeug eine Kurve fliegen und dabei in den Sinkflug übergehen. Der Load Factor bleibt dabei unverändert. - Wo soll auch plötzlich die zusätzliche Kraft herkommen, die diesen Load Factor erzeugen soll. - Anders verhält es sich, wenn während einer Kurve die Höhe gehalten werden soll. Dazu muss trotz Bank die vertikale Komponente der von den Tragflächen erzeugten Kraft dem Gewicht des Flugzeugs entsprechen. Da diese vertikale Komponente durch die Bank sinkt, muss durch erhöhten Anstellwinkel eine größere Gesamtkraft erzeugt werden. Diese größere Gesamtkraft ist nun größer als das Gewicht des Flugzeugs. Den Quotienten nennt man Load Factor.

Gerade bei Übungsflügen stelle ich immer wieder fest, dass viele Kandiaten Angst vor großen Schräglagen haben. Diese Angst kann beim berühmten Final Turn sogar lebensgefährlich werden, nämlich dann, wenn beim Kurven einer größeren Bank durch gegenseitigen Seitenrudereinsatz entgegengewirkt wird. Falls dann die kurveninnere Tragfläche stallt, geht das Flugzeug ansatzlos ins Trudeln über. - Das ist leider schon mehr als einmal passiert und rührt möglicherweise daher, dass den Flugschülern immer wieder eingebläut wird: "große Bank erhöht die Stallspeed", ohne die Nebenbedingung zu erwähnen: "wenn die Kurve level geflogen wird."

Falls Interesse besteht kann ich Dir das gerne in Praxis demonstrieren, auch auf einer C172. Oder wende Dich an einen anderen kompetenten Fluglehrer. Eine gute Übung hierzu sind übrigens Lazy Eights mit z.B. 60° Bank. Solche Lazy Eights kann man auch mit 90° Bank fliegen, ohne dass ein unendlicher Load Factor entsteht.
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EDLB
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Hier seit: 06.06.2004
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BeitragVerfasst am: Mo, 15 Mai 2006, 13:00    Titel: Antworten mit Zitat

Klar kann man auch mit 90 Grad oder auf dem Rücken Kurven, ohne einen Load Faktor über 1 zu erzielen. Dabei die vertikale Komponente 0, d.h. vertikal machts Du einen Parabelflug. Bei dem total power Loss bei Start, um den es im Thread geht, ist keine nennenswerte überschüssige Geschwindigkeit vorhanden, eher im Gegenteil muß sofort Nachgedrückt werden um die Geschwindigkeit für bestes Gleiten einzuhalten. Kurven mit Loadfaktor 1 haben einen hohen Höhenverlust. Egal wie, wenn ich zur Bahn zurück möchte, muß die kinetische Energie des Flugzeugs mindestens eine 180 Grad Richtungsumkehr machen. Gehen wir von 65kt aus und nehmen nur 1g Zentripetalkraft an so braucht es 6,5 Sekunden für die Richtungsumkehr. In 5,7 Sekunden sind wir leider schon auf dem Boden. Nehmen wir eine 2G Kurve an (immer noch im Parabelflug gegen Boden) so braucht es 3,25 Sekunden zur Richtungsumkehr. In der Zeit haben wir 175 Fuß Höhe verloren (hier verlustfreies Flugzeug) Fangen wir jetzt die Geschwindigkeit gegen den Boden mit im Geradeausflug mit 2G ab so benötigen wir weitere 3,25 Sekunden und verlieren weitere 175 Fuß. Rechnen wir konservativ mit einem Höhenverlust von 8,3 Fuß/Sekunde nur für Reibung (unrealistisch wenig für die beiden 2 G Manöver) so sind in den 6,5 Sekunden zusätzlich 54 Fuß verloren. Wir befinden uns jetzt best Case im Gegenanflug und haben noch 96 Fuß AGL die für weitere 11,5 Sekunden Flug AGL reichen. So könnte, wenn man alles richtig macht es bei 500 Fuß AGL gerade reichen, unter 500 Fuß mit einer normalen E-Klasse höchstwahrscheinlich nicht.

Mit freundlichem Gruß
Christian
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rth
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Hier seit: 12.08.2005
Beiträge: 163

BeitragVerfasst am: Mo, 15 Mai 2006, 14:41    Titel: Antworten mit Zitat

Um es nochmal klarzustellen: eine Umkehrkurve macht meistens keinen Sinn (siehe meine obige Ausführung hierzu).

Wie kommst Du darauf, dass ein Flugzeug, das in einer Bank immer noch Auftrieb hat, in 5,7 Sekunden aus 500 ft am Boden sei? Wie kommst Du darauf, dass irgendein Power-Off-Manöver mit 2G geflogen werden muss? In einer C172 beträgt der Höhenverlußt während einer 60° Bank Umkehrkurve ca. 400 ft.

Setz Dich in ein Flugzeug und probier es einfach mal aus. Ggf. mit Fluglehrer und besser in größerer Höhe als 500 ft GND.
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EDLB
eddh.de-Stamm-User


Hier seit: 06.06.2004
Beiträge: 50
Ort: Lüdinghausen

BeitragVerfasst am: Mo, 15 Mai 2006, 15:07    Titel: Antworten mit Zitat

rth schrieb:
Wie kommst Du darauf, dass ein Flugzeug, das in einer Bank immer noch Auftrieb hat, in 5,7 Sekunden aus 500 ft am Boden sei? Wie kommst Du darauf, dass irgendein Power-Off-Manöver mit 2G geflogen werden muss? In einer C172 beträgt der Höhenverlußt während einer 60° Bank Umkehrkurve ca. 400 ft.


Weil ich rechnerisch genau auf deinen Einwand eingehen wollte, Kurve mit Bank und ohne Auftriebsanteil. Der Extremfall ist Auftriebsanteil gleich Null. Dann fällt das Flugzeug in einer Parabel frei (ähnlich Lazy 8 aber ohne den Aufschwung). Rechnerisch sind wir uns ja mit 400Fuß Höhenverlust schon mal einig. Damit dürfte unter günstigen windarmen Bedingungen 500 Fuß AGL die absolute Untergrenze sein, mit einem normalen Echo über eine Rückkehr zur Bahn nachzudenken.

Mit freundlichem Gruß
Christian
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ruland
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Hier seit: 28.07.2005
Beiträge: 17

BeitragVerfasst am: Mo, 15 Mai 2006, 21:55    Titel: Höhenverlust bei Umkehrkurve Antworten mit Zitat

Aus Viktor Rothes Buch habe ich folgende Rechnung übernommen und etwas zusammengefasst:

Unter der Annahme, dass man mit einem 80/260-Manöver (eine einfache 180-Grad-Kurve bringt uns ja nirgendwo hin) ungefähr zum Platz zurückkehren kann, weiß man, dass man genug Höhe braucht, um in etwa einen Vollkreis zu fliegen (Höhenverlust für 80/260 vergleichbar mit Höhenverlust für reinen Vollkreis).

Wenn wir davon ausgehen, dass wir eine Kurve mit 40 Grad Schräglage fliegen, herrscht ein Lastvielfaches über 1.3, was sich auf die minimal notwendige Geschwindigkeit auswirkt. [Nach meinem Verständnis der vorangegangenen Diskussion muss man einem zu großen Höhenverlust entgegensteuern, was in einem entsprechenden Load Factor resultiert]Diese sollte 14% (Wurzel aus 1.3 ist 1.14) über der Geschwindigkeit des besten Gleitens liegen, das ist ca. 40% oberhalb der Stallspeed im Geradeausflug. Mit diesen Annahmen lässt sich ausrechnen, dass eine Cessna 152 bei Vollkreis mit 40 Grad Schräglage rechnerisch ca. 330 Fuß Höhe verliert, in der Realität dürfte es etwas mehr sein.

Macht ein Umkehren unter diesen Bedingungen Sinn?

Nehmen wir unsere Cessna 152, Platzhöhe 2000 Fuß, Normbedingungen. Mit einer Steigrate von 630 ft/min bei 66 kn braucht sie bis auf eine Höhe von 400 ft (Minimum für Umkehren) runde 38 Sekunden. In dieser Zeit hat sie seit dem Abheben eine Strecke von 1290m zurück gelegt. Bei Windstille (!) und einem Kurvendurchmesser von 330m wäre man - sobald man die Umkehrkurve geflogen ist und die ca. 400ft verloren hat - noch etwa einen Kilometer vom Punkt des Abhebens entfernt, d.h. die Bahn müsste länger als einen Kilometer sein.

Fällt der Motor in einer größeren Höhe aus, ist nicht viel gewonnen, weil die Steigrate nicht gigantisch viel größer als die Sinkrate ist.

Aus dieser theoretischen Betrachtung kann man folgern, dass eine Umkehrkurve zwar nicht a priori vollkommener Schwachsinn ist, aber eine saubere Geradeauslandung in den meisten Fällen die beste Wahl darstellen dürfte, denn bevor man sich den Stress mit einem Umkehr-Manöver mit zweifelhaften Erfolgsaussichten antut, ist man wahrscheinlich mit einer sauberen Vorbereitung (die Situation ist eh schon stressig genug) einer Notlandung besser bedient, wenn nicht gerade eine Felswand o.ä. vor einem auftaucht.

In diesem Sinne: Happy Landings!
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Robin
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Hier seit: 17.11.2002
Beiträge: 247

BeitragVerfasst am: Di, 23 Mai 2006, 6:29    Titel: Antworten mit Zitat

Hi...

... hihi... witzig, wie hier über die restlich möglichen Feet (Luft unter dem Flügel haben oder eben doch den Acker) diskutiert wird.

Aerodynamik hin oder her, wenn das Triebwerk überraschend ausfällt, wird man erst mal blass im Gesicht. Welcher wahnsinnige fängt dann noch an zu rechnen, schaffe ich noch eine Umkehrkurve oder nicht?

Entschuldigt.... was theoretisch möglich ist oder auch nicht... habt ihr zu viel Insektenspray eingeatmet? Laughing Laughing Laughing

So viele Faktoren können einen Strich durch eure Rechnerei machen eine "Umkehrkurve auf den letzten Drücker" erfolgreich durchzuführen : Geländeformationen, Windstärken, Flugzeugtypen, Reaktionszeiten des Piloten (Stress), usw... , usw....

Aus welchem Grund wurde uns denn durch die Fluglehrer gelehrt, unter 1000 Fuss Ground keine Umkehrkuve!? Gerade aus Landen, möglichst mit wenigen Richtungsänderungen.

Auch wir hatten vor Jahren einen Flugunfall der beinahe tödlich ausging (Absturz in ein Waldstück), weil der Pilot nach einem Ausfall seines Triebwerks eine Umkehrkurve kurz nach dem Start versuchte und dabei gerade einmal 700 Fuss / Ground an Flughöhe erreicht hatte.

Dieser Pilot ist heute immer noch ein erfahrener Fluglehrer, der jedoch leider überraschend in dieser Situation einen Fehler gemacht hatte.

Aus diesem Grund empfinde ich auch, dass die Faustregel "unter 1000 Feet Ground eine Geradeauslandung durchführen", als eine angemessene Regel die jeder beherzigen sollte.

Lieben Gruß
Robin
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