Hallo zusammen,
leider weiß ich nicht, wo ich die Frage sonst hätte einstellen sollen:
Ich hatte heute eine Diskussion mit einem Kollegen.
Es geht um folgendes:
Ich habe behauptet, dass es in Bezug auf die nötige Kraft des Motors ein
Unterschied ist, ob ein Flugzeug "senkrecht in den Himmel steigt" oder
horizontal zur Erdoberfläche schwebt.
Meine Theorie ist, dass ein waagerecht fliegendes Flugzeug durch die
Tragflächen und deren Auftrieb der Gravitation entgegenwirkt, was jedoch
nicht der Fall ist, wenn die Tragflächen im 90°-Winkel zur Erdoberfläche
stehen und das Flugzeug gen des Himmels steigt.
Oder irre ich mich da?
Ergo: Meine Meinung ist, dass ein Flugzeug welches senkrecht in den
Himmel steigen soll deutlich mehr Motorkraft benötigt als ein Flugzeug,
welches "horizontal" über der Erde fliegt benötigt.
Wichtig wäre mir jedoch die Begrüundung (falls meine Annahme zutrifft).
Könntet ihr mir helfen? :-)
Danke!
Stell dir vor das Flugzeug steigt senkrecht,
das kann es dann auch sehr langsam tun.
Damit wird die Aerodynamik vernachlässigbar und
der Antrieb(Propeller, Düsentriebwerk, ...) muss die
Gewichtskraft des Flugzeugs Überwinden, also
Schubkraft > Gewichtskraft.
Startet es Waagerecht, muss zunächst nur Reibung überwunden werden
und mit zunehmender Geschwindigkeit der Luftwiderstand, den Rest
übernimmt die Aerodynamik (Druckdifferenz durch
Strömung*Tragfläche(nfläche)).
Ist natürlich ne Milchmädchenrechnung:
Nen Hubschrauber wirst du in waagerechter Richtung gewaltig
beschleunigen müssen, bis er die Erdoberfläche verlässt. ;-)
Bei nem Heißluftballon brauchst in senkrechter Richtung garkeine
Motorkraft,
sondern nur um ihn waagerecht zu bewegen.
Gerd schrieb:> Bei nem Heißluftballon brauchst in senkrechter Richtung garkeine> Motorkraft, sondern nur um ihn waagerecht zu bewegen.
Die einzige Kraft, die einen Heissluftballon in horizontaler Richtung
üblicherweise bewegt, nennt sich Wind.
> Ich habe behauptet, dass es in Bezug auf die nötige Kraft des Motors ein> Unterschied ist, ob ein Flugzeug "senkrecht in den Himmel steigt" oder> horizontal zur Erdoberfläche schwebt.
Wenn du mit "horizontal zur Erdoberfläche schweben" den normalen
Geradeausflug mit einer Geschwindigkeit größer als der
Mindestgeschwindigkeit des Flugzeugs meinst, hast du Recht.
Der Motor muss dann nur den Luftwiderstand überwinden, welcher je nach
Luftfahrzeug um den Faktor 3 (Gyrokopter, Wingsuit) bis 70
(Hochleistungs-Segelflugzeug) geringer ist als der Auftrieb.
Als Schweben bezeichnet man üblicherweise das, was Helikopter machen,
also in der Luft auf der Stelle stehen bleiben. Dafür ist etwa die
gleiche Kraft nötig wie zum auf der Stelle steigen; allerdings ist die
Leistung nicht in beiden Fällen gleich.
Also, die Sache ist eigentlich ganz einfach, aber Deine Frage ist etwas
ungenau gestellt.
Stell Dir erstmal vor, das Flugzeug hängt an einem Kran. Dann kannst Du
den Motor abstellen und es ist egal, in welche Richtung die
Flugzeugachse zeigt.
Du brauchst also überhaupt keine Motorleistung, solange Du keine
potentielle oder kinetische Engergie aufbaust, also solange Du nicht
steigen möchtest, oder das Flugzeug beschleunigst.
Ein Flugzeug hat also nur deshalb einen Motor, damit man steigen,
beschleunigen und Widerstandsverluste ausgleichen kann.
Die Tragflächen erzeugen eine Auftriebskraft, die im wesentlichen
proportional zum Staudruck und damit zum Quadrat der
Strömungsgeschwindigkeit ist. Allerdings gilt dasselbe auch für den
Strömungswiderstand. Für einen Horizontalflug muss die Auftriebskraft
gleich dem Gewicht des Flugzeugs sein, also muss die Motorleistung
gleich dem Produkt aus Geschwindigkeit und Strömungswiderstand (mal
Effizienz des Propellers, etc, etc) sein.
Wenn Du jetzt aber das Flugzeug "an den Propeller hängen" willst, nützt
Dir der Auftrieb der Fläche nix, denn der ist orthogonal zur
Gewichtskraft. Also musst Du Luft beschleunigen, um nach 'Actio=Reactio'
die Beschleunigung durch Gravitation zu kompensieren.
Die Gewichtskraft F = m_flugzeug * g
muss also durch die Beschleunigung einer Luftmasse auf eine
Geschwindigkeit v kompensiert werden. Sei die Fläche des
Propellerkreises A, die Luftdichte rho, dann tritt in einer Zeit dt die
Luftmasse rho*A*v*dt durch den Propellerkreis und erfährt eine
Beschleunigung von v/dt. Es gilt also: m_flugzeug * g = rho*A*v^2
Nach v aufgelöst: v = sqrt(m_flugzeug*g/(rho * A)).
Für geschätzte Werte: m_flugzeug = 900kg, rho = 1kg/m^3 A=1.75 m^2
(Cessna 172) ergibt sich also:
v = 71 m/s = 255 km/h
Da die Leistung P = F*v ist, gilt also für die Leistung P = 626kW
Eine Cessna kann aber mit ca. 100kW sehr anständig fliegen, also ergibt
es Sinn, auch in Zukunft Tragflächen an Flugzeugen anzubringen. Sie sind
einfach effizient. Und Du siehst aus der Formel oben auch, warum
Hubschrauber so große Luftschrauben haben, je größer A, desto kleiner
kann v werden.
Hoffe, dass das hilft. Natürlich ist das alles Handwaving vor 8 Uhr, und
es gilt auch hier "Faktor 2 ist Glücksache".
Grüße,
Stefan
Stefan Hennig schrieb:> Ein Flugzeug hat also nur deshalb einen Motor, damit man steigen,> beschleunigen und Widerstandsverluste ausgleichen kann.
Willst Du mir damit sagen, dass ein Flugzeug bei dem der Motor ausfällt
auf der Stelle stehen bleibt und dann regungslos in der Luft verharrt?
;)
Ansonsten einen gute Erklärung. Wie Stefan sagt mit genügend
Motorleistung fliegt alles. Wird im Modellbaubereich gern gemacht, da
"fliegen" dann sogar "Rasenmäher " und "Hexen auf einem Besen".
Einfacher vorzustellen ist die Sache, wenn man auf einen Berg hinauf
möchte. Um die Wand senkrecht zu erklimmen, benötigt man natürlich mehr
Kraft, als wenn man auf einer Serpentinenstraße zum Gipfel hoch läuft.
Der Wanderer strengt sich nicht so an, muß dafür aber mehr Weg
zurücklegen.
Flugzeuge, die senkrechten Steigflug beherrschen, sind so stark
motorisiert, daß sie für den Steigflug selbst auch ohne Tragflächen
auskommen würden. Das bedeutet, daß die gesamte Auftriebsleistung vom
Triebwerk erbracht wird - das machen einerseits Hubschrauber so, und
andererseits entsprechend übermotorisierte Düsenjäger.
Es ist wie beim Treppensteigen.
Um eine steile Treppe hochzukommen, braucht man viel mehr Kraft, als bei
einer Flachen. Wenn man bei beiden auf 2m höhe angekommen ist, hat man
aber gleichviel Arbeit benötigt! (Ich spreche jetzt von der SI-Einheit
Arbeit, nicht Arbeit von arbeiten)
Im Bezug auf das Flugzeug wäre senkrecht starten = unendlich steile
Treppe, womit die Kraft (Leistung...) mindestens gleichgross der
Gravitationskraft auf dem Flugzeug sein muss.
Beim flach fliegendem Flugzeug kann diese sehr viel geringer sein. Die
erforderliche Arbeit, um eine bestimmte Höhe zu halten, ist aber gleich.
Zumindest in der Theorie...
Rufus Τ. Firefly schrieb:> Das bedeutet, daß die gesamte Auftriebsleistung vom> Triebwerk erbracht wird - das machen einerseits Hubschrauber so,
Nicht so ganz. Die Rotorblätter von Hubschraubern sind ebenfalls
Tragflächen mit Auftrieb, nur werden sie nicht durch Bewegung des
Fluggeräts umströmt, sondern durch Rotation. Deren Luftwiderstand wird
in der üblichen Bauart letztlich vom Heckrotor ausgeglichen.
A. K. schrieb:> Nicht so ganz. Die Rotorblätter von Hubschraubern sind ebenfalls> Tragflächen mit Auftrieb, nur werden sie nicht durch Bewegung des> Fluggeräts umströmt, sondern durch Rotation.
Und woher kommt im Normalflug die Leistung, welche den Rotor antreibt?
Peter schrieb:> Ich hatte heute eine Diskussion mit einem Kollegen.> Es geht um folgendes:> Ich habe behauptet, dass es in Bezug auf die nötige Kraft des Motors ein> Unterschied ist, ob ein Flugzeug "senkrecht in den Himmel steigt" oder> horizontal zur Erdoberfläche schwebt.>> Ergo: Meine Meinung ist, dass ein Flugzeug welches senkrecht in den> Himmel steigen soll deutlich mehr Motorkraft benötigt als ein Flugzeug,> welches "horizontal" über der Erde fliegt benötigt.
Beim Horizontalflug wird ein Teil des Auftriebs durch den Wind erzeugt,
das ersetzt Motorleistung. Ein Segelflieger kann ohne eigene
Motorleistung aufsteigen, ein Senkrechtstarter (Rakete, VTOL) nicht.
Es gibt einige Kombis aus Horizontal-flug, senkrechtflug bspw.:
SpaceShipTwo ( http://de.wikipedia.org/wiki/SpaceShipTwo ). Hier ergibt
sich meist nor ein weitere Vorteil, Im Atmosphärischen Flug treibt ein
luftatmender Motor das Gefährt, während für den anschliessenden
Steigflug mit Raketenmotor der Oxydator mitgeführt werden muß.
MfG,
Icke ®. schrieb:> A. K. schrieb:>> Nicht so ganz. Die Rotorblätter von Hubschraubern sind ebenfalls>> Tragflächen mit Auftrieb, nur werden sie nicht durch Bewegung des>> Fluggeräts umströmt, sondern durch Rotation.>> Und woher kommt im Normalflug die Leistung, welche den Rotor antreibt?
Aktio = Reaktio. Der Motor treibt den Rotor an, aber ebendiese Kraft
würde den Hubschrauber in umgekehrte Rotation bringen. Folglich muss die
Kraft, mit der der Motor den Rotor antreibt, vom Heckrotor aufgebracht
werden. Natürlich ist auch daran der Motor beteiligt.
Würde der Motor den Auftrieb erbringen, dann würde ein Hubschrauber ohne
Motor wie ein Stein zu Boden fallen. Tut er aber nicht, auch ein
Hubschrauber kann segeln. Da nennt sich das Autorotation.
A. K. schrieb:> Würde der Motor den Auftrieb erbringen, dann würde ein Hubschrauber ohne> Motor wie ein Stein zu Boden fallen.
Der Motor bringt den Auftrieb, wenn auch indirekt. Das der Hubschrauber
nicht wie ein Stein zu Boden fällt liegt an der von dir angesprochenen
Autorotation. Diese reicht aber nicht um den Hubschrauber in der Luft zu
halten sondern verlangsammt "nur", durch den dadurch erzeugten Auftrieb,
die Fallgeschwindigkeit.
Fakt ist, wenn der Motor keinen Auftrieb bringt, dann fällt alles
irgendwann runter. Manche Sachen schneller, manche Sachen weniger
schnell. Da kommt es dann ganz auf die Aerodynamik und das Gewicht an.
A. K. schrieb:> Würde der Motor den Auftrieb erbringen, dann würde ein Hubschrauber ohne> Motor wie ein Stein zu Boden fallen.
Der Motor kann natürlich keinen Auftrieb erzeugen, dem fehlen dazu die
aerodynamischen Voraussetzungen. Aber er muß selbstverständlich die
nötige Leistung bereitstellen, damit der Rotor in Drehung versetzt wird
und die Blätter Auftrieb erzeugen. Insofern hat Rufus schon recht.
> Da nennt sich das Autorotation.
Bei der Autorotation kommt die Leistung nicht vom Triebwerk, sondern von
der potentiellen Energie des Helikopters, die ihn gen Erde drückt. Die
nunmehr von unten durchströmende Luft hält den Rotor in Bewegung,
ähnlich wie der Wind ein Windrad bewegt. Die Autorotation eines Helis
ist nicht mit dem Gleiten eines Flugzeuges vergleichbar, eher mit dem
Prinzip des Tragschraubers.
Fpga Kuechle schrieb:> Beim Horizontalflug wird ein Teil des Auftriebs durch den Wind erzeugt,> das ersetzt Motorleistung.
In sehr speziellen Fällen, z.B. Hangflug mag das stimmen, mit dem
Normalflug hat es nichts zu tun.
> Ein Segelflieger kann ohne eigene Motorleistung aufsteigen
Aber auch nur, wenn er entweder hochgeschleppt oder von der Thermik
getragen wird.
Icke ®. schrieb:> Aber er muß selbstverständlich die> nötige Leistung bereitstellen, damit der Rotor in Drehung versetzt wird> und die Blätter Auftrieb erzeugen.
Wenn du den Luftwiderstand eines Segelflugzeugs mal weglässt, dann
könnte es auch ohne Aufwind ewig in der Luft bleiben.
Wenn du den Luftwiderstand eines Hubschraubers mal weglässt (Rotor,
Rumpf, auch Lager etc), dann könnte der Rotor ohne Motor und Heckrotor
ewig weiterdrehen und der Hubschrapp bliebe ebenfalls oben. Ist die
gleiche Situation, prinzipiell betrachtet (und bös vereinfacht, also
bitte nicht Luftströmung im Schwebeflug betrachten).
In beiden Fällen überwindet der Antrieb den Luftwiderstand. Im einen
Fall, damit das Flugzeug in Bewegung bleibt, im anderen Fall damit der
Rotor weiter rotiert.
A. K. schrieb:> Ist die gleiche Situation, prinzipiell betrachtet
Eben nicht. Du vergißt, daß sowohl Flugzeug als auch Heli zunächst
mechanische Arbeit verrichten müssen, um die Erdbeschleunigung zu
überwinden und auf Höhe zu kommen. Der Unterschied zwischen beiden
besteht im zurückgelegten Weg. Die Arbeit berechnet sich aus Kraft mal
Weg (W=F*s). Dank des von den Tragflächen im Vorwärtsflug erzeugten
Auftriebs kann ein Flächenflieger die Höhe auf einer mehr oder weniger
schiefen Ebene erreichen. Je höher seine Gleitzahl, desto flacher kann
der Steigwinkel sein und desto weniger muß der Motor leisten.
Der Aufstieg eines Helikopters erfolgt dagegen senkrecht und der Motor
muß entsprechend mehr Kraft (Leistung) aufbringen, weil der Weg kürzer
ist. Am Ende haben zwar beide Fluggeräte dieselbe Arbeit verrichtet,
aber hier ging es ja darum, ob für senkrechtes Aufsteigen mehr
Motorleistung erforderlich ist.
Icke ®. schrieb:> Fpga Kuechle schrieb:>> Beim Horizontalflug wird ein Teil des Auftriebs durch den Wind erzeugt,>> das ersetzt Motorleistung.>> In sehr speziellen Fällen, z.B. Hangflug mag das stimmen, mit dem> Normalflug hat es nichts zu tun.
???Der Auftrieb wird immer durch die relativbewegung Luft-Flügel erzeugt
u.a. Wind, Flieger starten auch gegen den Wind um früher abheben zu
können,
das ist der Normalfall.
>>> Ein Segelflieger kann ohne eigene Motorleistung aufsteigen>> Aber auch nur, wenn er entweder hochgeschleppt oder von der Thermik> getragen wird.
Nein, er muss nicht hochgeschleppt werden, es reicht eine Winde um eine
Luftströmung herbeizuführen die dann den Auftrieb erzseugt.
Nicht umsonst sind senkrechtstarter wie der Harrier deutlich stärker
motorisiert als Normalstarter, die Gewichtskraft muss vom Motor allein
kompensiert werden, da der Auftrieb durch die Strömung am
Tragflächenprofil hier nicht unterstützt. Siehe auch (
http://de.wikipedia.org/wiki/Dynamischer_Auftrieb )
MfG,
Fast alle Flugzeuge haben ein Schub-Gewichts-Verhältnis < 1. Das heisst
sie können gar nicht ohne die aerodynamische Unterstützung der Flügel
fliegen.(zumindest nicht länger :-))
Siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Schub-Gewicht-Verh%C3%A4ltnis
Selbst übermotorisierte Luftüberlegenheitsjäger wie z.B. der Eurofighter
haben ein Schub-Gewichts-Verhältnis knapp über 1 bzw. bei maximaler
Beladung (Sprit/Zusatztanks/Waffen) auch kleiner 1.
Icke ®. schrieb:> Dank des von den Tragflächen im Vorwärtsflug erzeugten> Auftriebs kann ein Flächenflieger die Höhe auf einer mehr oder weniger> schiefen Ebene erreichen.
Der Hubschrauber auch. Steig mal aus der Kabine aus und setz dich auf
ein Rotorblatt. Und betrachte das dann noch einmal.
> muß entsprechend mehr Kraft (Leistung) aufbringen, weil der Weg kürzer> ist.
Der Weg des Rumpfs des Hubschraubers ist kürzer. Der Weg des Rotorblatts
durch die Luft ist es nicht.
Fpga Kuechle schrieb:> Der Auftrieb wird immer durch die relativbewegung Luft-Flügel erzeugt> u.a. Wind, Flieger starten auch gegen den Wind um früher abheben zu> können,
Das hat doch mit der Problematik nichts zu tun. Gegenwind erzeugt mehr
Auftrieb, richtig. Und stellt somit Leistung zur Verfügung. Flugzeuge
fliegen aber auch ohne Wind.
> Nein, er muss nicht hochgeschleppt werden, es reicht eine Winde um eine> Luftströmung herbeizuführen die dann den Auftrieb erzseugt.
Und was macht die Winde? Genau, Leistung bereitstellen. Das nennt man
übrigens Windenschlepp.
Udo Schmitt schrieb:> Selbst übermotorisierte Luftüberlegenheitsjäger wie z.B. der Eurofighter> haben ein Schub-Gewichts-Verhältnis knapp über 1 bzw. bei maximaler> Beladung (Sprit/Zusatztanks/Waffen) auch kleiner 1.
du hast nur in der falschen Kategorie gesucht.
http://de.wikipedia.org/wiki/Extra_300L
ich konnte auch die schnelle zwar kein Schub-Gewichts-Verhältnis finden,
aber es dürfte >1 sein.
Hallo Leute!
Phu, mit sovielen Antworten hätte ich nicht gerechnet! :-)
Vielen Dank für die interessanten Erklärungen.
Das mit der Autorotation wusste ich von einem Modell-Heli eines
Bekannten.
Dies ist ein recht bekanntes Flugmanöver um den Ernstfall (Ausfall des
Triebwerks) zu üben.
Um das Ding dann sauber auf den Boden zu bekommen muss nach "Ausfall"
des Triebwerks der Hauptrotor durch geschicktes Stellen der Pitch
(Rotorblattsteigung) der Hauptrotor auf Drehzahl gehalten werden, sodass
er weder "durchsackt" noch stehen bleibt.
Grüße und Danke!
A. K. schrieb:> Der Hubschrauber auch. Steig mal aus der Kabine aus und setz dich auf> ein Rotorblatt. Und betrachte das dann noch einmal.
Beim Flächenflieger gibt es zwei Komponenten. Den Propeller, der einen
Schub in horizontaler Richtung erzeugt und die Tragflächen, welche
infolge horizontaler Bewegung durch die Luft einen vertikalen Auftrieb
erzeugen und somit die Bewegung auf einer schiefen Ebene erst
ermöglichen. Der Heli dagegen hat nur eine Komponente, den Rotor. Kann
man sich so vorstellen, wie ein Flugzeug ohne Tragflächen, dessen
Propeller/Motor ausreichend stark dimensioniert sind, damit senkrechtes
Steigen möglich wird. Um dem Argument vorzubeugen, auch beim Heli
entstehen im Vorwärtsflug Auftriebseffekte ähnlich einer Tragfläche. Die
sind jedoch nur ein schwacher Nebeneffekt und für das Steigen so gut wie
nicht von Bedeutung.
A. K. schrieb:> Wenn du den Luftwiderstand eines Segelflugzeugs mal weglässt, dann> könnte es auch ohne Aufwind ewig in der Luft bleiben.
Glaube ich dir nicht. Denn nur durch den Luftwiderstand wird die Luft
"gezwungen", oberhalb der Tragfläche einen größeren Weg zu wählen als
unterhalb und damit durch die größere Strömungsgeschwindigkeit einen
Auftrieb zu erzeugen.
Also denke ich mal, kein Luftwiderstand -> kein Auftrieb -> BUMM! :-)
Icke ®. schrieb:> Fpga Kuechle schrieb:>> Der Auftrieb wird immer durch die relativbewegung Luft-Flügel erzeugt>> u.a. Wind, Flieger starten auch gegen den Wind um früher abheben zu>> können,>> Das hat doch mit der Problematik nichts zu tun. Gegenwind erzeugt mehr> Auftrieb, richtig. Und stellt somit Leistung zur Verfügung. Flugzeuge> fliegen aber auch ohne Wind.
Also mit "Wind" habe ich Dich wohl komplett verwirrt, Flugzeuge fliegen
nicht ohne dynamischen Auftrieb das ist hier gemeint. Beim
Senkrechtstarter bringt allein der Motor die gegenkraft zum gewicht auf,
beim Normalflug dagegen der dynamische Auftrieb plus eventuell eine
Senkrecht nach unten gerichtet Komponente des Motors (Strahltriebwerk,
Masse-Impuls).
Ohne betrachtung des dynamischen Auftriebs ist die ganze
Kräftebilanzierung hier unrealistisch, der dynamische Auftrieb ist genau
die Komponente un die die Motorleistung geringer sein kann als beim
senkrechtstarter
Bitte mach Dich mal mit den Grundlagen des Fliegens vertraut, bspw:
http://me-lrt.de/kategorie/studium-1/flugmechanik
MfG,
Icke ®. schrieb:> A. K. schrieb:>> Der Hubschrauber auch. Steig mal aus der Kabine aus und setz dich auf>> ein Rotorblatt. Und betrachte das dann noch einmal.>> entstehen im Vorwärtsflug Auftriebseffekte ähnlich einer Tragfläche. Die> sind jedoch nur ein schwacher Nebeneffekt und für das Steigen so gut wie> nicht von Bedeutung.
Schmarrn, der Auftrieb beim (Blatt-Hubschrauber) wird hauptsächlich
durch den dynamischen Auftrieb an den Rotorblättern erzeugt. was du hier
meinst ist das Hovercraft, da ist der dynamische Auftrieb
vernachlässigbar.
http://de.wikipedia.org/wiki/Hubschrauber#Funktion
MfG
ich schrieb:> Glaube ich dir nicht. Denn nur durch den Luftwiderstand wird die Luft> "gezwungen", oberhalb der Tragfläche einen größeren Weg zu wählen als> unterhalb und damit durch die größere Strömungsgeschwindigkeit einen> Auftrieb zu erzeugen.
Die Vorstellung, daß der größere Weg überhalb der Tragfläche zu
schnellerer Strömungsgeschwindigkeit führt, ist eine irrige.
Fpga Kuechle schrieb:> Also mit "Wind" habe ich Dich wohl komplett verwirrt, Flugzeuge fliegen> nicht ohne dynamischen Auftrieb das ist hier gemeint.
Hättest du vielleicht gleich so schreiben sollen, denn das ist was ganz
anderes als:
Fpga Kuechle schrieb:> Beim Horizontalflug wird ein Teil des Auftriebs durch den Wind erzeugt,> das ersetzt Motorleistung. Ein Segelflieger kann ohne eigene> Motorleistung aufsteigen, ein Senkrechtstarter (Rakete, VTOL) nicht.> Bitte mach Dich mal mit den Grundlagen des Fliegens vertraut
Das bin ich einigermaßen nach 10 Jahren Modellflug.
Udo Schmitt schrieb:> Und extreme Kunstflugzeuge sind genauso übermotorisiert wie> Kampfflugzeuge.
ich denke sie sind sogar "mehr" übermotorisiert als Kampfflugzeuge.
Sie können wirklich senkrecht in den Himmel beschleunigen. Die
Modellversionen davon haben sogar werte bis 5.
http://de.wikipedia.org/wiki/Shock_Flyer
ich schrieb:> Also denke ich mal, kein Luftwiderstand -> kein Auftrieb -> BUMM! :-)
Klar, mein Beispiel war physikalisch falsch. Ich wollte es krass
vereinfachen um die Analogie zu zeigen.
Fpga Kuechle schrieb:> Schmarrn, der Auftrieb beim (Blatt-Hubschrauber) wird hauptsächlich> durch den dynamischen Auftrieb an den Rotorblättern erzeugt.
Nichts anderes habe ich behauptet. Lies (und verstehe) meinen Text
nochmal vollständig, anstatt einzelne Sätze aus dem Kontext zu reißen.
Aber aus gutem Willen zur Erklärung:
An den gerade seitlich befindlichen Rotorblättern entsteht bei
Vorwärtsflug zusätzlich zu dem durch die Rotationsbewegung erzeugten,
ein weiterer Auftrieb infolge der horizontalen Bewegung durch die Luft.
Und zwar stärker am auflaufenden als am ablaufenden Blatt. Der Heli
neigt dadurch sogar ein wenig zum Rollen, was der Pilot austrimmen muß.
Fred schrieb:> ich schrieb:>> Glaube ich dir nicht. Denn nur durch den Luftwiderstand wird die Luft>> "gezwungen", oberhalb der Tragfläche einen größeren Weg zu wählen als>> unterhalb und damit durch die größere Strömungsgeschwindigkeit einen>> Auftrieb zu erzeugen.>> Die Vorstellung, daß der größere Weg überhalb der Tragfläche zu> schnellerer Strömungsgeschwindigkeit führt, ist eine irrige.
Das ist jetzt nicht dein Ernst, oder?
Schon mal das Profil einer Tragfläche angeschaut und dann mit den
Gesetzen der Aerodynamik und Strömungslehre befaßt?
Icke ®. schrieb:> Fpga Kuechle schrieb:>> Schmarrn, der Auftrieb beim (Blatt-Hubschrauber) wird hauptsächlich>> durch den dynamischen Auftrieb an den Rotorblättern erzeugt.>> Nichts anderes habe ich behauptet. Lies (und verstehe) meinen Text> nochmal vollständig, anstatt einzelne Sätze aus dem Kontext zu reißen.>> Aber aus gutem Willen zur Erklärung:> An den gerade seitlich befindlichen Rotorblättern entsteht bei> Vorwärtsflug zusätzlich zu dem durch die Rotationsbewegung erzeugten,> ein weiterer Auftrieb infolge der horizontalen Bewegung durch die Luft.> Und zwar stärker am auflaufenden als am ablaufenden Blatt. Der Heli> neigt dadurch sogar ein wenig zum Rollen, was der Pilot austrimmen muß.
Also da gibt es keinen prinzipiellen Unterschied zwischen "Auftrieb
durch Rotationsbewegung" und "Auftrieb durch horizontale Bewegung".
Beides ist dynamischer Auftrieb. Dieser ja bekanntlich von der
Relativgeschwindigkeit Luft-Blatt abhängig, so können die Beträge des
Auftriebs variieren.
"Trimmen" ist da nur eine Möglichkeit des Ausglaeichs, andere sind
konstruktive Lösungen wie zwei gegenläufige Rotoren.
Fpga Kuechle schrieb:> Also da gibt es keinen prinzipiellen Unterschied zwischen "Auftrieb> durch Rotationsbewegung" und "Auftrieb durch horizontale Bewegung".> Beides ist dynamischer Auftrieb.
Wo genau habe ich was anderes behauptet? Da wir hier nicht über
Heißluftballons oder Boote reden, kann man "dynamisch" getrost
weglassen.
Michael H. schrieb:> Stefan Hennig schrieb:>> Ein Flugzeug hat also nur deshalb einen Motor, damit man steigen,>> beschleunigen und Widerstandsverluste ausgleichen kann.>> Willst Du mir damit sagen, dass ein Flugzeug bei dem der Motor ausfällt> auf der Stelle stehen bleibt und dann regungslos in der Luft verharrt?> ;)> Ansonsten einen gute Erklärung. Wie Stefan sagt mit genügend> Motorleistung fliegt alles. Wird im Modellbaubereich gern gemacht, da> "fliegen" dann sogar "Rasenmäher " und "Hexen auf einem Besen".
Danke für die Blumen. :-)
Und, nein, wenn der Motor ausfällt, behält das Flugzeug seinen
Bewegungszustand erstmal bei, also sowohl Geschwindigkeit als auch
Richtung. Wird aber aufgrund des Widerstands langsamer, und verliert
entsprechend, weil langsamer, Auftrieb, beginnt also (allmählich) zu
sinken.
Deshalb kann Dein Fluglehrer auch während eines Überlandflugs plötzlich
den Motor auf Leerlauf stellen und sagen "Motorausfall. Mach was.", ohne
dass es gefährlich wird.
Ein Segelflugzeug muss den Widerstand übrigens durch eine Art
Hangabtriebskraft ausgleichen, so wie eine Kugel vorwärts den Berg
hinabrollt. Ein Segelflugzeug bewegt sich daher immer relativ zur
umgebenden Luft nach unten (außer natürlich, wenn kinetische Energie in
Höhe umgesetzt wird -- "Knüppelthermik", oder beim Start). Ohne
vertikale Luftbewegung wird also kein Segelflieger oben bleiben, Wind
hin oder Wind her. Außer Du läßt den Flieger wie einen Drachen steigen,
aber dazu reicht die Windgeschwindigkeit hier nicht aus.
Stefan
Hallo,
ich schrieb:> Fred schrieb:>>>> Die Vorstellung, daß der größere Weg überhalb der Tragfläche zu>> schnellerer Strömungsgeschwindigkeit führt, ist eine irrige.>> Das ist jetzt nicht dein Ernst, oder?> Schon mal das Profil einer Tragfläche angeschaut und dann mit den> Gesetzen der Aerodynamik und Strömungslehre befaßt?
Tja, Bernoulli macht leider nur einen kleinen Teil der Auftriebskraft
aus - auch wenn es im Physikunterricht und sogar in manchen
Studienfächern anders behauptet wird.
Stell Dir doch einmal die ganz einfache Frage woher die Luft, die
oberhalb der Tragfläche strömt, wissen soll, dass sie schneller als die
Luft unterhalb der Tragfläche sein muss...
Ist ja kein Venturi-Rohr, bei dem das Medium auf Grund der
Konti-Gleichung nicht anders kann. Bei einer Tragfläche ist genug Platz
zum Ausweichen/Auffüttern.
Schau Dir deswegen einfach einmal
http://www.mgow.ch/erstflug_warum_fliegt_ein_flugzeug.htm
an.
Schöne Grüße,
Martin
Martin L. schrieb:> Ist ja kein Venturi-Rohr, bei dem das Medium auf Grund der Konti-> Gleichung nicht anders kann.
Also wegen einer Gleichung wird sich das Medium kaum so verhalten...
Andersrum wird ein Schuh draus: Die Konti-Gleichung beschreibt ein
Naturphänomen und hat genau deswegen die Form, die sie hat.
Zur usprünglichen Frage zurück:
Hubleistung = Masse (Newton) * Hubgeschwindigkeit (m/s). Ein
Flächenflugzeug, einmal beschleunigt und dann ohne Antrieb, muss z.B.
wegen der aerodynamsichen Widerstände sinken.
für den horizontalen Flug gilt daher:
P(W) = Masse (Newton) * Sinkgeschwindigkeit(m/s)
für den Steigflug gilt:
P(W) = Masse (Newton) * (Sinkgeschwindigkeit(m/s)+Steiggeschwindigkeit)
Z.B. ein gut ausgelegtes Segelflugzeug: fliegt ohne zusätzlichen Aufwind
mit geringstem Sinken (z.B. 0.3m/s). Eine Motormaschine z.B.
Sportflugzeug Cessna ist mit ca. 2-3m/s erheblich schlechter dran.
Beim senkrechten Steigflug ist nur noch der Anfangswert der
Erdbeschleunigung (9,81m/s^2) gültig:
P(W) = Masse (N)*9,81m/s.
Beim Hubschrauber hat der Rotor wegen seiner relativ niedrigen Drehzahl
(Umlaufgeschwindigkeit!) und des SEHR großen Durchmessers, einen sehr
guten Wirkungsgrad. Sagen wir mal 85%, der Propeller eines
Motorflugzeuges jedoch locker 10-15% weniger. Hier spielen aber einige
zusätzliche Parameter wie Differenz VLuft durch den Propeller zur
Fluggeschwindigkeit, Drehzahl, Leistungsbelastung des Propellerkreises,
Propellersteigung usw noch eine zusätzliche Rolle.
Fazit (gleiche Masse der Fluggeräte):
Für den senkrechten Steigflug eines "nur am Propeller hängenden"
Flugkörpers (z.B. Halten der Höhe) ist ein ungleich größerer
Leistungsbedarf erforderlich als beim Flächenflugzeug. Je steiler das
Flächenflugzeug jedoch steigt um so mehr nähert es sich dem
Leistungsbedarf des "Flugkörpers" an.
mfG Ottmar
