Strömungsabriss am Hang Qualitative Überlegungen dazu. Copyright by DZA - - Dieter Zgraggen - SE c.PPT

Transkript

1 Strömungsabriss am Hang Qualitative Überlegungen dazu 1

2 Ziele des Referates 1. Kennen der Gefahr Strömungsabriss 2. Aufzeigen der Massnahmen gegen den Strömungsabriss 3. Kennen des Sicherheitsgewinns im Verhältnis zum Steigverlust 2

3 1. Kennen der Gefahr Strömungsabriss 3

4 In Flugunfallberichten kann man lesen: Kollision mit dem Hang nach Unterschreiten der Mindestfluggeschwindigkeit infolge eines Strömungsabrisses. 4

5 Wann erfolgt ein Strömungsabriss? Wenn der Anstellwinkel zu gross wird, zb... beim Unterschreiten der Mindest- Fluggeschwindigkeit... bei Rückenböen... bei Turbulenzen, Scherwinden, Leerotoren... bei zu grosser Beschleunigung (brüskes Ziehen am Steuerknüppel)... bei einer kurzen Unaufmerksamkeit des PIC 5

6 Was bewirkt ein Strömungsabriss? Das Flugzeug fliegt nicht mehr. Das Flugzeug kippt auf die Nase, dreht vielleicht (Beginn einer Vrille). Das Flugzeug bleibt solange unkontrolliert, bis die Strömung wieder am Profil anliegt. Dann erst kann das Flugzeug wieder aufgerichtet werden, oft aus einer Sturzfluglage. 6

7 Wovon ist der Höhenverlust nach dem Strömungsabriss abhängig? - vom Flugzeugtyp - von der Art des Strömungsabrisses (einseitig) - von der Schwerpunktslage des Flugzeuges - vom mitgeführten Wasserballast (Trägheit, Asymmetrie bei der Rotation in einer Vrille) - von der Reaktion des Piloten 7

8 Wie gross ist der Höhenverlust nach einem Strömungsabriss? Wegen der vielen Abhängigkeitsfaktoren ist auch der Höhenverlust sehr variabel. Man rechnet im Minimum mit ca 50m und im Maximum mit ca 300m. 8

9 Wann ist der Strömungsabriss gefährlich (tödlich)? Wenn nach dem Strömungsabriss der Höhenverlust bis zum Abfangen des Flugzeuges grösser ist, als die Höhe zwischen dem Flugzeug und dem Boden oder Hindernissen (andere Flugzeuge, Leitungen, Bäume). => Kollision mit dem Gelände = Absturz! Obige Situation haben wir oft beim Fliegen am Hang und bei jedem Final (Mucha-Unfälle). 9

10 Gibt es weitere Gründe für Kollisionen mit dem Gelände? JA! zb... bei zu nahem Fliegen am Gelände und einem Distanzen-Schätzfehler des PIC... beim Fliegen am Hang mit unbekannten oder nicht sichtbaren Hindernissen (Kabel)... bei Blendung durch die Sonne (in den Schatten hinein fliegen) 10

11 UnSichtbarkeit der 2 dicken Tragseile der Luftseilbahn Fräckmüntegg-Pilatus,

12 2. Aufzeigen der Massnahmen gegen den Strömungsabriss 12

13 Wie können wir den Strömungsabriss verhindern? 1. Schnell genug fliegen! Fliegen wir so schnell, dass Turbulenzen oder Scherwinde nie zum Absturz führen! 2. Schnell genug fliegen! Fliegen wir so schnell, dass Rückenböen nie zum Absturz führen! 3. Schnell genug fliegen! Fliegen wir so schnell, dass wir die Mindest- Fluggeschwindigkeit nie unterschreiten. 13

14 3. Kennen des Sicherheitsgewinns im Verhältnis zum Steigverlust 14

15 Wieviel ist uns Segelfliegern die Sicherheit wert? Im Folgenden wird anhand der DG 300 aufgezeigt, mit wie wenig Verlust an Steigleistung wieviel Sicherheitsgewinn möglich ist. Dazu machen wir einen kleinen Abstecher in die Physik. 15

16 Vorab ein kleiner Abstecher in die Physik der Energien 16

17 Was ist potentielle Energie? E pot = h x m x g Potentielle Energie = HöhenEnergie: Ein 1kg schwerer Sandsack ist auf dem Flachdach des 20 Stockwerke hohen Hauses, dh der Sandsack steht auf dem Dachrand, dh er hat keine Geschwindigkeit, ist aber auf einer Höhe von 20St x 4m/St = 80m Die E pot = 80m x 1kg x g 800Nm 17

18 Was ist kinetische Energie? E kin = v 2 x m / 2 Kinetische Energie ist Geschwindigkeits- Energie: Der 1kg schwere Sandsack kippt über den Dachrand. Er hat nach 80m Fall eine Geschwindigkeit von 39.6m/s = 142.6km/h, dh der Sandsack ist unmittelbar über dem Boden und hat keine Höhe mehr. Die HöhenEnergie ist umgewandelt in Geschwindigkeits-Energie. E = E kin = E pot, v = (2 x g x h) 1/2 h = v 2 / (2 x g) 18

19 Was sagt die Physik bei einem Stömungsabriss? Wenn an unserem Segelflugzeug am Hang die Strömung abreisst, benötigen wir potentielle Energie (=Höhe über Boden), damit wir wieder genügend Geschwindigkeit erhalten, um erneut fliegen zu können. Die benötige Höhe über Boden haben wir aber nicht in jedem Fall zur Verfügung! Das heisst: Wir können uns einen Strömungsabriss am Hang nicht leisten. 19

20 Wenn an unserem Segelflugzeug die Strömung abreisst, können wir auf ein unter uns fliegendes Segelflugzeug stürzen. Das heisst: Wir können uns einen Strömungsabriss am Hang nicht leisten. 20

21 Was sagt die Physik bei starken Abwinden? Wenn unser Segelflugzeug am Hang in starke Abwinde gerät, müssen wir den Hang Richtung Tal verlassen. Dazu benötigen wir aber ein Manöver. In dieser Zeit fliegen wir im Abwind und der Boden kommt näher. Die benötige Höhe über Boden haben wir aber nicht in jedem Fall zur Verfügung! Das heisst: Wir können starken Abwinden nur begegnen, wenn wir genügend Geschwindigkeitsenergie haben. 21

22 Wie sieht die Physik nun in diesen Situationen aus? Wir machen nun unsere weiteren Überlegungen anhand der Flugzeugpolare der DG 300. Hier ist sie! 22

23 Polare der DG 300 Fluggeschw indigkeit [km/h] Sin kg esch w in d ig keit [m /s] Nun spiegeln wir die Polare nach oben: 23

24 Polare der DG Sin kg esch w in d ig keit [m /s] Fluggeschw indigkeit [km/h] Wir tragen am rechten Rand die E pot in Form von Höhe auf: 24

25 Polare der DG 300 und potentielle Energie Sin kg esch w in d ig keit [m /s] h = v 2 / (2 x g) E p o t [m ] Fluggeschw indigkeit [km/h]... und erhalten mit der Formel die E pot-kurve 25

26 Polare der DG 300 und potentielle Energie Sin kg esch w in d ig keit [m /s] E p o t [m ] m V Abriss = 68km/h Geringstes Sinken Bester Gleitwinkel Fluggeschw indigkeit [km/h] 26

27 Polare der DG 300 und potentielle Energie E p o t, a u s g e d r ü c k t in [ m ] m S in k g e s c h w in d ig k e it [ m /s ] Fluggeschwindigkeit [km/h] 27 V Abriss = 68km/h Geringstes Sinken Bester Gleitwinkel 22cm/s 16m 100% 33m 5m

28 Wieviel sind wir Piloten bereit zu bezahlen für 100% mehr Sicherheit? Wie gross sind die Aufwinde zb am Muottas Muragl? 2m/s? 3m/s? 4m/s? Sind wir da auf 22cm/s wirklich angewiesen? Diese Frage muss jeder Pilot und jede Pilotin für sich selber beantworten! 28

29 ... Aber denken wir daran: Wir können nahe am Boden 1000x zu schnell fliegen aber nur 1x zu langsam! 29

30 Haben Sie Fragen? 30

31 Das ist s That s it 31