Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

[manfred.ullrich]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Doch sehe ich, aber es wird ja auch wieder mit v² dividiert.
........

Hallo JHG,

es ging doch um den Widerstandsbeiwert B(I), und da ist dass v² nicht drin. Erst der Induzierte Widerstand enthält G²/v².

Und das führt dazu, dass in der Gleichung

Sinken = B(I)/v + B(S) * v³

wo ja die Widerstände noch mit v multipliziert sind, mit höherem Gewicht G * x

- das Kleinste Sinkens um x^1,5 stärker (schlechter)
- das Beste Gleiten um 1/x schlechter wird.

Rechne selbst nach.

Gruß, Manfred

[hangglider]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Ich versuch mal eine Zusammenfassung:

Höheres Gewicht führt zu höherer Sinkgeschwindigkeit und höherer Vorwärtsgeschwindigkeit.

Höhere Vorwärtsgeschwindigkeit führt zu einer höheren Widerstandskraft (welche bei Segelfliegern vernachlässigbar ist, beim HG und vor allem beim GS sicher nicht)

Geringere Flächenbelastung steigt besser, das ist unstrittig (auch in dem Artikel der Segelflieger).

In dem Artikel wird gesagt, ein Segelflugzeug ist im Schnellflug mit höherer Flächenbelastung besser. Mit dem höheren Potential bei gleicher Ausgangshöhe komme ich nur dann weiter, wenn der Widerstandszuwachs bei höherer Geschwindigkeit vernachlässigbar ist.

Physikalisch ist es richtig, ich habe mit höherem Gewicht auch ein höhers Potential, sprich mehr Leistung zur Verfügung.

Ich schließe mich m.u an, bei HG und GS wird m. A. nach durch eine höhere Flächenbelastung die Gesamtleistung schlechter weil der zuwachs der Widerstandskraft das höhere Potential zu nichte macht.

Beweisen müsste man das mit genauen Messungen.
Oder einer Gesamtbetrachtung die das Lagepotential in die Gleichungen einschliesst.

Studis an die Formeln bitte, ich muss leider Geldverdienen.

HG

[pmhausen]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Hallo!

Höheres Gewicht führt zu höherer Sinkgeschwindigkeit und höherer Vorwärtsgeschwindigkeit.

...

Ich schließe mich m.u an, bei HG und GS wird m. A. nach durch eine höhere Flächenbelastung die Gesamtleistung schlechter weil der zuwachs der Widerstandskraft das höhere Potential zu nichte macht.

Mit anderen Worten: für das reine Profil (Streckung unendlich, keine Reibung)
gilt A/W = const. bei gegebenem Anstellwinkel. Mit höherer Flächenbelastung
steigen Auftrieb und Widerstand proportional (zueinander!)

Wenn wir aber vom Profil weg hin zum Fluggerät gehen, kommen
induzierter Widerstand und Formwiderstand dazu. Beim Gleitschirm macht
letzterer den Löwenanteil aus, wenn ich nicht völlig falsch informiert bin.
Deshalb sind intelligente Leinenkonzepte ja auch so sinnvoll und manche
Leute lassen sogar die Ummantelung um ihre Leinen weg, um den Querschnitt
zu verringern ...

Für den Formwiderstand aber gilt: W = cw * A * v^2
(Ist "A" richtig für den Querschnitt? Der ist jedenfalls gemeint.)

Da das Gleiten des reinen Profils gleich bleibt, der Formwiderstand aber höher wird,
muß sich der Gleitwinkel verschlechtern.

So weit meine einfach Sichtweise. Mein Physiklehrer sagte immer
"wenn Durchrechnen haarsträubend kompliziert wird, such nach Erhaltungssätzen
und denk nach" (in diesem Fall A/W = const. für das reine Profil)

Gruß,
Patrick

[MalteJ]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

@pmhausen
der Formwiderstand ist auch in den Berechnungen einees 2D Profils schon drin.
Der Reibungswiderstand sollte sich eigentlich auch auf 2D runterbrechen lassen.

Was sich ändert ist die Reynoldszahl - wenn auch nur minimal.
Als Kriterium, welchen Schirm man fliegen sollte, ob groß oder klein, ist sie zu vernachlässigen.

Allerdings wird ein leichter Pilot auch leichter vom kurzzeitigen Aufwind mitgenommen, weil er nicht so durch die Luft pflügt wie ein schwerer Pilot mit relativ hoher kinetischer Energie.

@manfred.ullrich,
wenn ich dich richtig verstehe, dann steigt der induzierte Widerstand zum Quadrat der Flug-Geschwindigkeit.
Richtig?
Habe eine andere Formel für den ind. Wid. gefunden, die dies bestätigen würde:
F = cw * roh * v² * A / 2

Gruß,
Malte

[pipo]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Hi Hangglider!

Höhere Vorwärtsgeschwindigkeit führt zu einer höheren Widerstandskraft (welche bei Segelfliegern vernachlässigbar ist, beim HG und vor allem beim GS sicher nicht)

Die Widerstandskraft ist erst dann vernachlässigbar, wenn der Gleitwinkel vernachlässigbar klein ist - also wenn die Gleitzahl unendlich wird.
Davon kann natürlich beim Segelflieger keine Rede sein.

Mit dem höheren Potential bei gleicher Ausgangshöhe komme ich nur dann weiter, wenn der Widerstandszuwachs bei höherer Geschwindigkeit vernachlässigbar ist.

Nein - solange der Widerstand im selben Maß, wie der Auftrieb wächst, bleibt die GZ konstant.

Physikalisch ist es richtig, ich habe mit höherem Gewicht auch ein höhers Potential, sprich mehr Leistung zur Verfügung.

Sorry für die i-Tüpftel Reiterei, aber du hast nicht mehr Leistung, sondern mehr Energie zur Verfügung.

Ich schließe mich m.u an, bei HG und GS wird m. A. nach durch eine höhere Flächenbelastung die Gesamtleistung schlechter weil der zuwachs der Widerstandskraft das höhere Potential zu nichte macht.

Wie kommst du da drauf?
Wenn du das Gewicht verdoppelst dann verdoppelst du damit auch deine (potentielle) Energie.
Bekanntermaßen erhöhst du damit deine Geschwindigkeit um den Faktor "Wurzel aus zwei". Die Widerstandskraft steigt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit - sie verdoppelt sich also, genau wie das Gewicht.
Die Verlustleistung wird durch das Produkt aus Geschwindigkeit und Widerstandskraft beschrieben. Damit erhöht sie sich um den Faktor 2*(Wurzel aus 2 - doppelter Widerstand mal "Wurzel aus zwei"-fache Geschwindigkeit.
Für eine ausgeglichene Leistungsbilanz musst du also um 2*(Wurzel aus 2)mal mehr Leistung erbringen.
Nachdem die "investierte" Leistung nichts anderes ist, als Gewicht*Sinkgeschwindigkeit, ist klar, dass sich die Sinkgeschwindigkeit auch um den Faktor "Wurzel aus zwei" erhöhen muss, womit wir beim exakt gleichen Gleiten, wie der halb so stark belastete Referenzflügel wären.

Pipo

[paraopa]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Ich versuch mal eine Zusammenfassung:

Höheres Gewicht führt zu höherer Sinkgeschwindigkeit und höherer Vorwärtsgeschwindigkeit.

Ja, und damit kann der Gleitwinkel sowohl besser als auch schlechter werden

Höhere Vorwärtsgeschwindigkeit führt zu einer höheren Widerstandskraft (welche bei Segelfliegern vernachlässigbar ist, beim HG und vor allem beim GS sicher nicht)

Da der Widerstand bei allen Fluggeräten mit v² steigt, ist er beim Segelflugzeug genauso wenig zu vernachlässigen wie bei jedem anderen Fluggerät. Es sei denn, die allgemeine Aerodynamik gilt nicht für Drachen und Gleitschirme.

Geringere Flächenbelastung steigt besser, das ist unstrittig (auch in dem Artikel der Segelflieger).

Endlich sind wir uns mal einig. Aber will ich schnell steigen oder weit fliegen??

In dem Artikel wird gesagt, ein Segelflugzeug ist im Schnellflug mit höherer Flächenbelastung besser.

Die Polare verschiebt sich bei höherer Flächenbelastung einfach nur zu höheren Geschwindigkeiten. Das ist alles!!!! Ich komme aus der gleichen Höhe n i c h t weiter, aber ich bin schneller dort. Und darum gehts beim Segelfliegen. Ich will eine gute Gleitzahl nicht bei 80 km/h, sondern bei 120,130 km/h. Beide kommen gleich weit, aber der Zweite ist wesentlich schneller dort.

Mit dem höheren Potential bei gleicher Ausgangshöhe komme ich nur dann weiter, wenn der Widerstandszuwachs bei höherer Geschwindigkeit vernachlässigbar ist.

Der Satz wird auch durch häufiges wiederholen nicht wahrer.

Physikalisch ist es richtig, ich habe mit höherem Gewicht auch ein höhers Potential, sprich mehr Leistung zur Verfügung.

Potential ja, Leistung ?

Ich schließe mich m.u an, bei HG und GS wird m. A. nach durch eine höhere Flächenbelastung die Gesamtleistung schlechter weil der zuwachs der Widerstandskraft das höhere Potential zu nichte macht.

Was ist jetzt "Gesamtleistung": Bestes Gleiten, bestes Sinken, bei welcher Geschwindigkeit??

Beweisen müsste man das mit genauen Messungen.
Oder einer Gesamtbetrachtung die das Lagepotential in die Gleichungen einschliesst.

Das Formelwerk ist vollständig vorhanden und verfügbar. Man muß sich nur hinsetzen und rechnen. Dabei kommt das eben gesagte ganz einfach raus. Wenn ich mir natürlich irgendwelche Formeln selbst zusammenbastele, die so nicht anerkanntes Allgemeingut der Technik sind, kann natürlich was ganz anderes herauskommen.

Studis an die Formeln bitte, ich muss leider Geldverdienen..

Ich hab jetzt Urlaub.
cu
Ernst

[manfred.ullrich]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

@manfred.ullrich,
wenn ich dich richtig verstehe, dann steigt der induzierte Widerstand zum Quadrat der Flug-Geschwindigkeit.
Richtig?
Habe eine andere Formel für den ind. Wid. gefunden, die dies bestätigen würde:
F = cw * roh * v² * A / 2

Nein, nein, das ist der sogenannte "Schädliche" Widerstand (nicht nur ich nenne den so),
der mit dem Quadrat der Fluggeschwindigkeit steigt.

Der Induzierte Widerstand dagegen SINKT mit dem Quadrat der Fluggeschwindigkeit.

Und das zeigt auch das Besondere am I.W.

Gruß, Manfred

[hangglider]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Ich meine, der nicht an der Auftriebserzeugung beteiligte Widerstand reduziert bei steigender Geschwindigkeit den Gleitwinkel.

Kann aber auch sei, das meine Mathe und Physik ein wenig eingerostet ist über die Jahre.
Ich werde jetzt erst mal auffrischen gehen.

Will ich steigen oder weit fliegen ? Zum weit fliegen muß ich erst mal hochkommen.
Da tut man sich mit höherer Flächenbelastung schwerer, da sind wir uns einig.
Aus dem F-Schlepp oder vom Berg mag das nicht das Problem sein, aus der Winde ist das entscheidend.

Sollte es wirklich so sein, das die Flächenbelastung die Gesamtleisung nicht schmälert, dann ist die Wahl der Flächenbelastung für die jeweiligen Verhältnisse ausschlaggebender Faktor für erfolgreiche Flüge.

Optimal wäre dann vermutlich eine Luftbetankung an der Basis .

HG

[EMR]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

[ ..... ] Optimal wäre dann vermutlich eine Luftbetankung an der Basis

[... träum ...] Oder eben an der Basis die Fläche verkleinern [/... träum ...]

Gruß
Martin

[JHG]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Hallo Manfred,

Danke für die Aufklärung. Der Beiwert steigt also mit G².

... Denn wenn allein der Induzierte Widerstand
mit G² steigt, verbessert ein höheres Gewicht NICHT das Beste Gleiten (sogar egal bei welcher Luftbewegung,

Der induzierte Widerstand steigt allerdings nicht mit G² sondern nur mit G. Der schädliche Widerstand steigt auch linear mit G weil er ja mit v² steigt und v mit Wurzel aus G. Insgesamt ergibt sich also eine Steigerung direkt prop. G

Den Auftrieb kann man im stationären Geradeausflug mit der Gewichtskraft gleichsetzten, was wiederum bedeutet, daß sowohl Auftrieb als auch Widerstände um je 25% anwachsen (um bei Deinem Beispiel zu bleiben). Auftrieb/Widerstand ergibt allerdings unsere Gleitzahl und die bleibt somit unverändert , unabhängig von der Beladung.

Deine Formeln mögen rechnerisch richtig sein, aber es würde bedeuten daß bei ein und demselben Schirm einmal eine Gleitzahl von 1:6 erreicht (am oberen Ende Des Gewichtsbereich) wird und einmal 1:9. Und das beschreibt die Wirklichkeit nun mal nicht. Also irgendwo hakt es in Deiner Formel.

[manfred.ullrich]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Danke für die Aufklärung. Der Beiwert steigt also mit G². .

Hallo JHG,

ja, da hatte ich mich dort verschrieben, und das hatte ich auch schon korrigiert:
Es ist der Beiwert des Induzierten Widerstandes B(I), der mit G² steigt.

Im Übrigen verweise ich auf einen Aufsatz von zwei amerikanischen Fachleuten.

http://www.aa.washington.edu/faculty/eberhardt/lift.htm

Wenn Du den liest, dann siehst Du völlige Übereinstimmung mit meinen Formeln:

Sinken = B(I)/v + B(S) * v³
und
B(I) = proportional mit G²

Und daraus und mit entsprechender Algebra und Infinitesimalrechnung ergibt sich
das, was ich geschrieben hatte.

Der induzierte Widerstand steigt allerdings nicht mit G² sondern nur mit G. Der schädliche Widerstand steigt auch linear mit G weil er ja mit v² steigt und v mit Wurzel aus G. Insgesamt ergibt sich also eine Steigerung direkt prop. G

Den Auftrieb kann man im stationären Geradeausflug mit der Gewichtskraft gleichsetzten, was wiederum bedeutet, daß sowohl Auftrieb als auch Widerstände um je 25% anwachsen (um bei Deinem Beispiel zu bleiben). Auftrieb/Widerstand ergibt allerdings unsere Gleitzahl und die bleibt somit unverändert , unabhängig von der Beladung.

Deine Formeln mögen rechnerisch richtig sein, aber es würde bedeuten daß bei ein und demselben Schirm einmal eine Gleitzahl von 1:6 erreicht (am oberen Ende Des Gewichtsbereich) wird und einmal 1:9. Und das beschreibt die Wirklichkeit nun mal nicht. Also irgendwo hakt es in Deiner Formel.

Spiel mit den Formeln und Du wirst sehen, dass meine Aussage stimmt.
Oder Du musst die Formeln - dann auch die Aussage von den beiden Fachleuten - bezweifeln.

Gruß, Manfred

[Joachim Biederer]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Hmmm,
ich habe den Artikel zwar nicht gelesen, aber das würde mein ganzes aerodynamisches Wissen auf den Kopf stellen.

Ich empfehle sich mal mit Franz Perseke's 'Das Segelflugmodell Teil1' und den Polaren für für den Modellflug von Dieter Althaus zu beschäftigen. Damit hat man das Rüstzeug in der Hand, sich im Detail mit diesem Problem auseinanderzusetzen.

Wem dies zu theoretisch ist habe ich hier ein Beispiel aus der Praxis.
Ein Segelfugmodell wurde von mir so konstruiert, daß ich das Gewicht zwischen 1,8 kg und 2.8 kg einstellen konnte. Dies entsprach einer Flächenbelastung zwischen 53 g/dm² und 76 g/dm². Es kam ein E193 ähnliches Profil zum Einsatz. Das Modell wurde nach unseren Möglichkeiten vermessen. Es zeigte sich, daß das Modell mit einer Flächenbelastung von ca. 67 g/dm² die beste Geleitzahl hatte. Danach nahm zwar noch die Geschwindigkeit zu, allerdings auch das Sinken, so daß die Gleitzahl darunter litt. Unterhalb von 67 g/dm² war zwar das geringste Sinken besser, aber die Gleitleistung ging deutlich in den Keller.

Übrigens: Segelflugzeuge nehmer Wasser mit an Bord, um bei guten thermischen Bedingungen die größte Geleitzahl erfliegen zu können. Das höhere geringste Sinken wird hierbei in Kauf genommen. Werden die Bedingungen schlechter, wird versucht über den Wasserbalst das Optimum zwischen Gleiten und Sinken zu finden.

Da ich nicht weiß, für welche Rezahlbereiche und Profile unsere Schirme entwickelt sind, kann ich auch nicht einschätzen wie stark diese Tatsache bei den Schirmen zum Tragen kommt.

Nichts für ungut.......

[manfred.ullrich]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Hmmm,
ich habe den Artikel zwar nicht gelesen, aber das würde mein ganzes aerodynamisches Wissen auf den Kopf stellen.

Okay, dann les den Artikel - und sag, was daran falsch ist.

Gruß, Manfred

[JHG]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Hallo JHG,


Und daraus und mit entsprechender Algebra und Infinitesimalrechnung ergibt sich
das, was ich geschrieben hatte.

......


Spiel mit den Formeln und Du wirst sehen, dass meine Aussage stimmt.
Oder Du musst die Formeln - dann auch die Aussage von den beiden Fachleuten - bezweifeln.

Gruß, Manfred

Hi Manfred,

werde ich über Weihnachten tun. Auch mir den kompletten Text durchlesen.

Allerdings stimmen meine logischen Ansätze auch und sie beschreiben noch dazu die Wirklichkeit ziemlich genau. Erkläre uns doch bitte Du warum Deine Behauptung

das Beste Gleiten um 1/x schlechter wird

so absolut nicht mit dem Beobachteten zusammenpaßt. Demnach bräuchte ich einen L Schirm nur mit 20 kg fliegen und schon hätte ich die Gleitzahl eines Segelfliegers. Glaubst Du das wirklich ?

[manfred.ullrich]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

..... Demnach bräuchte ich einen L Schirm nur mit 20 kg fliegen und schon hätte ich die Gleitzahl eines Segelfliegers. Glaubst Du das wirklich ?

Dies ist ein - anscheinend - gutes Argument, und das muss ich mir überlegen.
Aber ich vermute jetzt schon, da kommt - wie HANGGLIDER es schon andeutete -
die "Reynold"-(schreibt sich das so?)-Zahl kräftig ins Spiel.

Ja, aber lese mal jenen Artikel gründlich.

Gruß, Manfred

Ergänzung:
ich habe nach der Frage herumgegoogled, warum mit größerer Flächenbelastung die Polaren (die "leichtere" und "schwerere")
sich schneiden, was ja gemäß obigen Formeln eigentlich nicht sein sollte. Eine richtig schöne und
vollständige Erklärung habe ich bisher noch nicht gefunden, aber doch Hinweise, dass
HANGGLIDERs und meine Vermutung stimmen könnte. So habe ich in einem Forum gefunden:

"Die beste Gleitzahl ändert sich mit steigender Flächenbelastung sowieso nur unwesentlich
(nur durch die Re-Zahl Effekte, die allerdings mehr theoretisch sind und sich in Messflügen
meist nicht nachweisen lassen)."