Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

[pipo]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Hi!

Aber ich vermute jetzt schon, da kommt - wie HANGGLIDER es schon andeutete - die "Reynold"-(schreibt sich das so?)-Zahl kräftig ins Spiel.

Nein, auch die Re-Zahl kann den Widerspruch nicht lösen!
Schließlich erhöht ja auch die Flächenbelastung nicht ursächlich die Re-Zahl. Beim Schirm bei Trimmspeed natürlich schon, weil die Geschwindigkeit einfach mit der Wurzel aus dem Gewicht steigt.
Der Segelflieger kann aber auch ohne Wasserballast gleich schnell fliegen, wie vollgetankt. (und damit auch mit der selben Re-Zahl.)
Hier mal wieder eine Segelflugpolare:

Die Re-Zahl als Grund anzuführen, warum der Flieger mit 55kg/m² z.B. bei 175km/h um knapp 30% besser gleitet, als der mit 33kg/m², ist Blödsinn.
Schließlich fliegen beide Flugzeuge mit der selben Re-Zahl. Von daher gibt es selbstverständlich keinen Vorteil für den schwerer belasteten.

Pipo

EDIT:

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)."

Deine Antworten machen Spass!
Genau dieses Zitat (samt Link) habe ich schon etwas weiter oben gepostet.
Mit diesem Satz ist aber schlicht und ergreifend gemeint, dass die Gleitzahl (auch in der Praxis) von der Flächenbelastung so gut wie unberührt bleibt. Dass sie nicht gänzlich davon unabhängig ist, liegt eben an den Re-Einflüssen, die aber so klein sind, dass sie sich praktisch nicht einmal wirklich nachweisen lassen.

[Sigi]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Hallo, interessante Diskusion.
Nur das Ergebniß habe ich noch nicht durchschaut, vieleicht hilft mir nochmal jemand.

Also was mache ich nun um bei einer höhe von 300m und einer Länge von 3074m
mit meinen Laminar 14St möglichst das Gleitwikelfliegen in Anger am 06.Jänner zu gewinnen, was ja auf Grund des Drachens normal nicht möglich ist.
Soll ich (75kg schwer) nun 20kg Balast mit nehmen und bei bestem Gleiten(also nicht zu schnell) fliegen oder soll ich ohne Ballast möglichst viel Gas geben und sehr schnell fliegen.

Danke für die Tips.
Gruuß Sigi

[hanni24]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

hi sigi,

du machsts wie ich:

du setzt dir die thermobrille auf, nimmst jedes lüftchen mit und bist trotz eingeschränkter geräteleistung dann der weiteste. is ja logisch, odrr? *ggg*

ich kauf mir jetzt dann nen mamboo L statt dem artax XS denn ich jetzt fliege. dann knack ich in der nächsten saison auch die 300 in den alpen!!

lg und frohe weihnachten

hanni the bunny

[hangglider]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Hi Pipo,

das ist eine geflogene Polare oder ?

Könnte es sein, das der Flieger bei der geringeren Flächenbelastung durch die notwendige Ruderstellung (mehr Ausschlag nach unten am Höhenleitwerk) einfach innsgesammt mehr Widerstand erzeugt als bei höherer Flächenbelastung wo evtl. gar kein Ruderausschlag notwendig ist ?

Wenn mann die Einstellparameter (z.B. Ruderausschläge) bei den einzelnen Flügen nicht kennt sind die angeführten Diagramme nur für das eine Flugzeug gültig !
Eine allgemeine Aussage ist das sicher nicht. Solche erflogenen Diagramme sind nicht auf ein anderes Fluggerät übertragbar.

Interessant sind die Messungen von Joachim Biederer.

HG

[MalteJ]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Ich denke mal, dass sich beim Segelflugzeug die Gleitzahl über den Steuerknüppel bestimmen lässt. Egal ob der Wassertank voll ist oder nicht, es wird mit einem bestimmten Ruderausschlag immer nahezu die gleiche Gleitzahl fliegen, nur bei anderer Geschwindigkeit.

Gruß,
Malte

PS: Bin kein Segelflieger, aber das erscheint für mich logisch

[pipo]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Hi Hangglider!

das ist eine geflogene Polare oder ?

Was meinst du?
...ob die Polare dem Computer, oder praktischen Messergebnissen entspringt?
Nachdem die Polare von der Herstellerhomepage stammt, dürfte sie eher etwas zu "optimistisch" ausfallen. Ich glaube nicht, dass die Grundlage dafür, wirklich erflogene Messpunkte sind.
Es ging mir aber eh nur um prinzipielle Zusammenhänge.

Könnte es sein, das der Flieger bei der geringeren Flächenbelastung durch die notwendige Ruderstellung (mehr Ausschlag nach unten am Höhenleitwerk) einfach innsgesammt mehr Widerstand erzeugt als bei höherer Flächenbelastung wo evtl. gar kein Ruderausschlag notwendig ist ?

Der von dir beschriebene Einfluss ist sicher vorhanden. Er ist aber sicher nicht dafür verantwortlich, dass der Gleitzahlunterschied bei einer bestimmten Geschwindigkeit teilweise über 30% beträgt. (im obigen Beispiel)
Ich habe da übrigens absichtlich ein Flugzeug mit Wölbklappen gewählt, welches seine Geschwindigkeit in einem weiten Bereich nur durch die Wölbklappen verändern kann.
Hier ist der Verlust, den du beschrieben hast, deutlich kleiner.
(Wobei der Effekt weniger von den Ruderstellungen selbst kommt, sondern daher, dass der leichte Flieger bei hoher Geschwindigkeit mit so kleinem Anstellwinkel unterwegs ist, dass z.B. der Rumpf nicht mehr parallel zur Anströmrichtung liegt, und dadurch deutlich mehr Widerstand macht. Wie schon erwähnt, kommt das aber bei der oben geposteten Polare nur sehr eingeschränkt zum Tragen, da der Flieger über Wölbklappen verfügt.)

Hi Malte!

Ich denke mal, dass sich beim Segelflugzeug die Gleitzahl über den Steuerknüppel bestimmen lässt. Egal ob der Wassertank voll ist oder nicht, es wird mit einem bestimmten Ruderausschlag immer nahezu die gleiche Gleitzahl fliegen, nur bei anderer Geschwindigkeit.

Das würde ich auch so sehen: Jeder Gleitzahl ist (belastungsunabhängig) ein Anstellwinkel und damit letztlich auch eine Ruderstellung zugeordnet.

Pipo

[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 ?

Hallo JHG,

ich habe zu Deinem - anscheinend - guten Argument ein Gegenargument. Wenn also mit größerer Last
der Beste Gleitwinkel besser wird, warum dann nicht die Last 10%, 20%, 50% 100% 200% usw. größer
machen?
Wenn man das konsequent durchdenkt, weist vieles darauf hin, dass HANGGLIDER recht hat mit seiner
Vermutung, dass der Re-Faktor eine wichtige Rolle spielt.

Frohes Fest
Gruß, Manfred

[JHG]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Hallo Manfred,

ich habe zu Deinem - anscheinend - guten Argument ein Gegenargument. Wenn also mit größerer Last
der Beste Gleitwinkel besser wird, warum dann nicht die Last 10%, 20%, 50% 100% 200% usw. größer
machen?

Ist kein gutes Gegenargument, da ich das ja nie gesagt habe. Meine Ansicht war und ist, daß die Gleitzahl mehr oder weniger unverändert bleibt, unabhängig von der Belastung. Was sich verändert ist die Geschwindigkeit bei der die Gleitzahl erflogen wird. Die Polaren die Pipo gepostest hat beweisen, daß ja eindrücklich. Die Veränderungen in der Gleitzahl sind zwar da aber minimal und wahrscheinlich auf alle möglichen Effekte zurückzuführen. Sie sind aber nicht annähernd in der Größenordnug der von Dir postulierten 1/x.

Die Reynoldszahl ist bei gleich (großem) Profil und selbem Medium nur von der Geschwindigkeit abhängig und wächst somit mit Wurzel aus G. Beim Segelflugzeug ist das insofern wichtig weil laminare Stömung nur bis zu gewissen Rezahlen zu halten ist anschließend schlägt die Strömung auf turbulent um. Turbulente Strömung erzeugt mehr Widerstand und ist daher leistungsmindernd (hat andrerseits aber auch Vorteile wie späterer Stömungsabriß,...) Eindeutige Unterschiede ergeben sich bei einer Veränderung der ReZahl um zB: eine 10er Potenz. Davon sind wir aber in unserem Beispiel weit entfernt. Daher auch Pipos und Dein Zitat daß die ReZahleffekte praktisch (beim Segelflug) kaum meßbar sind.

Ich habe mir http://www.aa.washington.edu/faculty/eberhardt/lift.htm zu Gemüte geführt und bin zufolgenden Schlüssen gekommen.

Power and wing loading

Now let us consider the relationship between wing loading and power. At a constant speed, if the wing loading is increased the vertical velocity must be increased to compensate. This is accomplished by increasing the angle of attack of the wing. If the total weight of the airplane were doubled (say, in a 2g turn), and the speed remains constant, the vertical velocity of the air is doubled to compensate for the increased wing loading. The induced power is proportional to the load times the vertical velocity of the diverted air, which have both doubled. Thus the induced power requirement has increased by a factor of four! So induced power is proportional to the load2.

Die benötigte Leistung steigt also mit dem Quadrat der Last. Allerdings und das ist exterm wichtig zu vermerken bei unveränderer Geschwindigkeit. Das beduetet also: ein wesentlich größerer Anstellwinkel.



In diesem Beispiel verdoppelt sich der Anstellwinkel. Daß der induzierte Widerstand eine Funktion des Anstellwinkels ist hat Pipo aber schon in seinem 2ten Posting dargestellt.

Die Aussage der induzierte Widerstandsbeiwert wächst um 50% bei höherer Zuladung stimmt nur dann wenn die Geschwindigkeit unverändert bleibt.

Wir sind uns aber einig , daß die Geschwindigkeit um Wurzel aus G wächst und bei höherer Geschwindigkeit der induzierte Widerstand abnimmt, weil ja bei höherer Geschwindigkeit der auch der Anstellwinkel für den benötigten Auftrieb abnimmt.

Alles in allem wie bereits in meinem vorigen Post errechnet erhöht sich also der IW um 25%

But, we all know that to go faster (in cruise) we must apply more power. So there must be more to power than the power required for lift. The power associated with lift is often called the "induced" power. Power is also needed to overcome what is called "parasitic" drag, which is the drag associated with moving the wheels, struts, antenna, etc. through the air. The energy the airplane imparts to an air molecule on impact is proportional to the speed2 (form ½mv2) . The number of molecules struck per time is proportional to the speed. The faster one goes the higher the rate of impacts. Thus the parasitic power required to overcome parasitic drag increases as the speed3. .....

Since we now know how the power requirements vary with speed, we can understand drag, which is a force. Drag is simply power divided by speed.

Rechnen wir also mit den Vorgaben:

25% Steigerung des Induzierten Widerstands * 12% Steigerung der Geschwindigkeit = eine Steigerung der benötigten Leistung um rund 40%

Dasselbe gilt für den schädlichen (parasitären) Widerstand. Er steigt um 25% Mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Um die dazugehörige Leistung zu errechnen muß man wieder mit der Geschwindigkeit multiplizieren.
also wieder 1,25*1,12 = 1,4

Insgesamt benötige ich also eine um 40% größere Leistung. Es ist leicht ersichtlich daß ich bei 25% mehr Gewicht eine um 12% höhere Sinkrate benötige um dem System insgesamt 40% mehr Leistung zuzuführen.

Ergo: Da ich eine Steigerung der Geschwindigkeit um 12% und eine Steigerung der Sinkrate um 12 % habe bleibt der Gleitwinkel unverändert.

LG
Sepp

PS: Übrigens gibst Du auf Deiner eigenen Seite folgende Fromel für das geringste Sinken an:

geringstes Sinken: vS = Gesamtleistung/G =

Wenn Du hier nachrechnest kommst Du ganz genauso auf eine Steigerung von 12% und nich tvon 40% wie es bei x^1,5 der Fall wäre.

[Bussard3]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Das Fazit für mich ist: dagegen beim GS und Drachen verschlechtert höheres Gewicht den "Besten Gleitwinkel.

Gruß, Manfred

Hallo Manfred
ja das ist auch so , kann ich aus der Praxis nur bestätigen.

Habe gerade in diesem Herbst einen 26er und einen 28er Mistral 3
geflogen.

der 28er gleitet natürlich deutlich besser (weiter)


Manni hältst Du noch den Stundenrekord am Kandel?

[manfred.ullrich]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

PS: Übrigens gibst Du auf Deiner eigenen Seite folgende Fromel für das geringste Sinken an:

geringstes Sinken: vS = Gesamtleistung/G =

Wenn Du hier nachrechnest kommst Du ganz genauso auf eine Steigerung von 12% und nich tvon 40% wie es bei x^1,5 der Fall wäre.

Das war's, Sepp, da hast Du doch tatsächlich mich mit meiner eigenen! Formel überzeugt.
Es war ein Dimensionenfehler: Gewicht² statt Gewicht. Man sollte doch strikt auf die Dimensionen achten.
Fazit also bei steigendem Gewicht mit Faktor x:
Der vom Induzierten Widerstand herrührende Beiwert des Sinkens steigt mit x.
Die Geschwindigkeit steigt mit Wurzel x.
Das Kleinste Sinken steigt mit Wurzel x.
Das Beste Gleiten bleibt - ohne weiteres, aber der Gleiter kommt schneller zum
Ziel. Und bei Gegen- oder Abwind sogar Gleitwinkelvorteile.



Gruß, Manfred

[Cacao]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

In diesem Thread wird mit Formeln und Theorien gefochten, ohne dass es überzeugt. Warum nicht?

Weil alle Formeln und Theorien eins nicht enthalten können, nämlich dass unsere Flügel sich je nach Last verformen, und zwar nicht linear und nicht mal nach einer kontinuierlich verlaufenden Verformungstheorie.

Man müsste schon eine Morphologie der GS und HG entwickeln und mathematisch erfassen, ehe man genau genug mit den übrigen Formeln weiterkommt.

Insofern liegt man immer etwas falsch, obschon die Formeln im übrigen Flugzeugbau besser funktionieren, weil man es dort weitgehend mit kontinuierlicher Verformung zu tun hat.

Deshalb war und ist die Entwicklung der GS und HG auch nach dem Prinzip Versuch und Irrtum verlaufen, rein empirisch, wie Entwicklungen in der Biologie, wo der Begriff Morphologie ja eine gewisse Bedeutung hat.

Wie wenig aussagekräftig die Reynoldszahl unter diesen und ähnlichen Umständen ist, zeigt sich in der Autoindustrie, wo man ja die Modelle im Windkanal 1:1 macht, weil man bei allen Umrechnungen über Reynolds auch von den qualitativen Aussagen her zu ungenau wird.



C

[Bussard3]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

oder auch :

rechnet Ihr noch oder fliegt Ihr schon?

[manfred.ullrich]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

Manni hältst Du noch den Stundenrekord am Kandel?

....bei weitem nicht.

Gruß und alles Gute, schöne Flüge im Neuen Jahr

Manfred

[JHG]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

@Cacao,

Warum so pessimistisch? Ich bin überzeugt und Manfred auch, Pipo ebenso und irgendwo bei der Formelschubserei ein Quadrat zuviel kann schon mal passieren. Passiert sogar der NASA. Die hatten auch ein Einheitenproblem

Daß die Rechnerei funktioniert hat zB: gerade Airbus bewiesen oder glaubst Du die haben da nach Trial und Error gearbeitet und rechnen damit, daß die ersten 10 A380 Prototypen runterfallen ?

Die Schirmentwickler arbeiten mittlerweile auch mit leistungsfähiger Software und schon der erste Prottyp fliegt im Allgemeinen sehr gut. Ihre Arbeit als Trial und Error zu bezeichnen finde ich schon ein wenig gewagt.

@Bussard, ich fliege heute noch und werde einmal eine Bergdohle interviewen was sie so zu den Formeln sagt

[Cacao]

AW: Die Polare und er Einfluss der Flächenbelastung

JHG @Cacao,

Warum so pessimistisch?

Natürlich habe ich nicht die Absicht, die Arbeit der GS Entwickler schlechtzumachen, denn ich weiß ja auch, wie sehr man mit dem Computer sich Arbeit sparen kann.

Aber gerade auch Airbus 380 ist ein gutes Beispiel:

Dort ist der Flügel (anders als bei der GS Entwicklung) nur in einer Größe, der größten, entwickelt worden, die für alle Varianten, die noch kommen sollen, passt, obwohl die späteren Varianten erheblich schwerer werden sollen, und man noch gar nicht weiß, ob man die jemals verkaufen kann.

Der eine Flügel ist also für die aktuelle Größe eigentlich etwas unwirtschaftlich, und wenn man das in die Sportsprache übersetzen würde, er währe einem genau passenden Flügel unterlegen. (Boeing macht übrigens seit Jahrzehnten genau das gleiche.)

Der Hauptgrund ist, dass die Entwicklungskosten für verschieden große Flügel einfach nicht bezahlbar sind, weil man sich auf linear maßstäblich vergrößerte oder verkleinerte Flügel nicht verlassen will.

Da ist die Reynoldszahl ein entscheidender Faktor (neben anderen wie Produktionstechnik), man müsste den Luftfahrtbehörden ein vollständiges Testprogramm bieten, weil die sich auch nicht auf Reynolds verlassen würden,

Dass man mit Mathematik die Entwicklungskosten generell kleiner hält als eventuell ohne, ist klar, darauf würde niemand verzichten.

Aber die Möglichkeiten sind eben begrenzt.





C