Materialschonendes Bremsen bei Kleinflugzeugen

[Karl-Alfred_Roemer]

Hallo zusammen,

 

ich war kürzlich an einer Diskussion beteiligt. Es ging darum, wie man bei

einem Flugzeug am materialschonendsten bremst. Ursache der Diskussion

war, dass bei unserem alten Vereins-UL die Bremsbeläge blau gebremst

worden sind.

 

Fraktion A behauptet, man solle mit konstanter Bremskraft weich bremsen.

 

Fraktion B sagt, man solle kurz und heftig bremsen, dann die Bremse

lösen, damit sich Bremsscheibe und Belag abkühlen können, um dann

wieder kurz und fest zu bremsen. Also eine Art Stotterbremse, nur halt

mit längeren Brems-Leerlauf-Phasen. Nur im Notfall solle man ohne

Bremspausen bremsen.

 

Das Hauptargument von Fraktion B ist, dass in Fahrschulen in den Alpen

das Bremsen an langen Pass-Abfahrten auch so gelehrt wird. Abwechselnd

stark bremsen und dann wieder abkühlen lassen.

Außerdem sei doch klar, dass Bremsen, die Dauerschleifen, heißer würden,

als solche, die gelegentlich abkühlen können.

 

Fraktion A sagt, dass die Spitzentemperatur der Bremsscheiben und Beläge

bei Stotterbremsen höher seien.

 

Vielleicht hat sogar jemand einen Link zu einer aufschlussreichen Internet-

Seite.

 

Danke für Eure Meinungen.

 

VG

Karl

[far_away]

Hey, das ist ja mal eine intersssante Diskussion.

 

Das Hauptargument von Fraktion B ist, dass in Fahrschulen in den Alpen

das Bremsen an langen Pass-Abfahrten auch so gelehrt wird.

Wird auch in Ö so gelernt.

 

Der Hauptunterschied in meinen Augen ist jedoch, dass Passabfahrten Minuten lang dauern, hingegen der Bremsvorgang eines Kleinflugzeuges wenns hoch kommt 15-20sec dauert.

 

Wie man bremst ist ja in aller erster Linie auch von mehreren Faktoren abhängig. Bei längeren Pisten evtl. sogar noch Graspisten kann man den Flieger mit Knüppel / Yoke gezogen fast bis zum Stillstand ausrollen lassen. Das ist wohl am Besten für die Bremsen.

Wenn du hingegen auf einen Platz fliegst wo viel los ist, wird man sich nicht wirklich darüber freuen, wenn einer voll abbremst und dann langsam zum Exit rollt.

 

Dort wo es rasch gehen muss, brems ich erst weniger oder gar nicht und "kurz" vor dem Exit entsprechend stärker um die Kurve zu bekommen.

Wenn die Piste ausreicht, am liebsten gar nicht.

 

Aber prinzipiell steige ich nicht all zu gerne voll in die Eisen, fehlt nur noch, dass da gerade auch noch eine Bodenwelle ist und der Abstand zwischen Prop und Boden wird verschwindend gering.

 

Also ich gehöre eher zu Fraktion A.

 

Gruß

Bernhard

[bleuair]

Hi,

 

ja, sehr interessante Frage! Wenn ich mir aber vorstelle, dass PKW-Bremsen bei Autotests 10 mal 100-0 ohne Fading (nachlassen des Bremsdrucks) ausstehen müssen, dann kann ich mir die harten UL(!)-Beläge schlecht vorstellen. Vom Schiff aus: Sind denn (Klein-)Flugzeugbremsen derart schwach dimensioniert, dass sie eine Vollbremsung (die ja nicht mal zu blockierten Rädern führen wird) nicht wegstecken?

[Heimi]

Ich weiß nicht ob es bei Kleinflugzeugen oder PKW`s auch zutrifft, aber wir haben mal einen Infoletter eines Flugzeugbremsenherstellers bekommen.

Dort ging es um die Verschleißerscheinung und Benutzung von Stahlbremsen im Gegensatz zu Carbonbremsen beim taxiing.

Dabei ist durch Tests und Erfahrung des Herstellers und einiger Operator eine Empfehlung enstanden.

 

Bei Stahlbremsen ist die "Stotterbremse" zu bevorzugen weil die thermische Belastung dabei geringer ist als beim Dauerbremsen.

 

Carbonbremsen sollten dagegen ständig leicht gedrückt gehalten werden.

Denn wenn man hier "stotternd" bremst verringert sich die Lebensdauer sehr stark, sogar stärker als bei Stahlbremsen.

[Leo]

Bei Spornradfliegern stellt sich diese Frage nicht, da bei Variante B "Stotterbremse" die Gefahr eines Kopfstandes viel zu gross ist. Ergo nur konstante Bremskraft

 

Gruss

 

Leo

[Horbach]

Warum soll Stotterbremsen schonender sein als stetiges Bremsen? Die Energie, die vernichtet werden muss, ist in beiden Fällen die selbe. Beim steten Bremsen werden die Bremsen einfach langsam aufgeheizt und gleichzeitig gekühlt, während beim Stottern in den Bremszeiten die Bremsen schnell auf eine viel höhere Temperatur gebracht werden, die dann durch eine kurze Nichtbremszeit besser wieder abgebaut werden kann. Unter dem Strich wird aber bei beiden Verfahren die gleiche Energie in Wärme umgewandelt, die gekühlt werden muss.

 

Gedanken, die man sich während einer Passabfahrt im Auto so macht (die Umstände sind ja die gleichen wie am Flugzeug):

 

Schaden die hohen Temperaturspitzen beim Stotterbremsen der Bremse nicht mehr , als weniger Hitze beim konstantes Bremsen?!

Ist der Wirkungsgrad beim Kühlen besser, wenn die Temperatur der Bremse höher ist?

Kühlt es die Bremsscheibe effektiver, wenn sie frei ist, d.h. kein Klotz draufdrückt? Kann ich mir nicht vorstellen, denn der Klotz ist auch dann noch fast an der Scheibe.

Wenn ich konstant bremse, sorgt dann nicht die Wärmeleitung für eine bessere Verteilung der Wärme auf die umgebenden Teile (Bremsbacke, Chassis), ergo eine grössere Oberfläche zur Ableitung der Wärme?

 

Gibts da irgendwelche Untersuchungsresultate diesbezüglich? Nur weil Alpenfahrschulen dies so lehren, heisst das ja noch nicht, dass es richtig ist. In der Schule mussten wir damals auch 3 mal neu Zähneputzen lernen, und jedesmal hiess es wieder, dass die alte Technik nicht gesund gewesen wäre ;)

[cosy]

Das ist doch Unsinn. Die einzige richtige Bremstechnik ist die (gilt nicht für Alpenfahrten mit Strassenkreutzer, sondern für GA- Flugzeuge), dass die Bremsvorrichtung wie ein rohes Ei behandelt werden will und mit Bedacht behutsam eingesetzt werden soll, und zwar dann und in der Stärke, welche es gerade erfordert.

So ist starkes Bremsen auf Graspisten oft weder notwendig noch sinnvoll, da das Gras durch den hohen Rollwiderstand die Geschwindigkeit sehr gut verringert. Bei Beton kann moderates Bremsen sinnvoll und notwendig sein, Beim Taxi ist doch oft zu beobachten, wie die Leute (einseitig ) zu stark bremsen, nur um dann umso mehr Gas geben zu müssen.

 

Die richtige Aufsetzgeschwindigkeit spart Geld und Bremsen!

 

Wie der Vor"redener" richtig schreibt, ist die Gesamtenergie und somit die erzeugte Wärme genau gleich hoch, ob ich nun stottere oder gemächlich Bremse. Im Gegensatz zum Stottern schont gemächlich bremsen die Struktur und benötigt insgesamt etwas weniger Energie, weil die längere Zeit die am Boden wirkende Reibungsenergie am Rad verlangsamend wirken kann (gemäss Verzögerungsenergie= Rollreibungsenergie + Bremsenergie+ ind. Luftwiderstand)

 

Auch der Einsatz der Landeklappen vermindert ein notwendiges Bremsen.

 

Hat schon jemand ausgerechnet, wie stark die Kräfte sind, welche an der Halterung eines Hauptfahrwerksbein zerren? das sind Tonnen, meine Damen und Herren!

[bleuair]

Das ist doch Unsinn. ...

Hat schon jemand ausgerechnet, wie stark die Kräfte sind, welche an der Halterung eines Hauptfahrwerksbein zerren? das sind Tonnen, meine Damen und Herren!

Lieber Bruno,

 

was ist Unsinn :confused:

 

Und Deine Tipps zu Rollwiderstand, Speed, Flaps, in Ehren, für den Alltag sind sie sicher gut. Ganz sicher wurden eingangs erwähnte Beläge nicht auf diese Weise blau gebremst.

 

Aber bei Deinem letzten Satz, da frage ich mich: Schön, dann sind es eben Tonnen, meine Damen und Herren, aber muss das Flugzeug nicht genau dafür ausgelegt sein? Immerhin steht im Büchlein eine Mindestlandestrecke. Und, wieder vom Schiff aus, ich glaube nicht dass die mit "ausrollen lassen" erreicht wird, sondern mit einem beherzten Tritt in die (Brems-)Pedale. Oder wie ist das?

 

Ok, auf der anderen Seite sehe ich ein, eine Flugzeugbremse muss nicht 10mal nacheinander eine Vollbremsung machen können, sondern nur 2-3 mal (für den theoretischen Fall eines wiederholten Startabbruchs auf einer langen Piste), danach nur noch Bremsen aus Rollgeschwindigkeit oder ein paar Minuten Pause.

 

Was ist eigentlich mit dem Gedanken, dass die Bremsbeläge genauso wie das Flugzeug, einfach "alt" waren und ausgehärtet?

[Volume]

Die Hauptgefahr bei Autos und langen Passabfahrten ist nicht die Überhitzung der Bremsscheibe, sondern die Dampfblasenbildung in der Bremsflüssigkeit.

Die Idee der Stotterbremse ist nicht die Verringerung der insgesamt produzierten thermischen Energie, sondern ihre Verteilung. Bremsbeläge sind im Vergleich zu Stahlbremsscheiben sehr schlechte Wärmeleiter, beim kurzen scharfen Bremsen wird nur die Belagoberfläche richtig heiß, beim anschließenden Lüften der Bremse wird durch den Luftstrom im Spalt diese Energie schneller an die Luft abgegeben, als durch den Bremsbelag in die Bremszange, und damit schließlich auch in die Bremsflüssigkeit. "Stotterbremsen" (was eigentlich ja der Ersatz fürs ABS sein soll, und nicht das hier beschriebene Verfahren), führt zu heißeren Bremsscheiben und kühleren Bremszangen, Zylindern und Bremsflüssigkeit.

 

Ansonsten bietet es sich bei kleinen Flugzeugen an degressiv zu bremsen, so dass die thermische Leistung die von der Bremse erzeugt wird in einem vernünftigen Verhältnis zum abführenden Fahrtwind steht. Bei Spornradflugzeugen bedeutet das auch, viel Bremsen solange noch genügend Staudruck zum korrigieren mit der Steuerung vorhanden ist. Große Flugzeugbremsen werden ohnehin nicht vom Luftstrom gekühlt, sondern nehmen erstmal alle Energie kapazitiv auf, und geben sie dann sehr langsam wieder ab.

 

Eine vernünftige Ziellandung vermeided intensiven Bremseinsatz noch am effektivsten :D

 

Gruß

Ralf

[Karl-Alfred_Roemer]

Erst mal Danke für Eure vielen Antworten!:008:

 

Warum soll Stotterbremsen schonender sein als stetiges Bremsen? Die Energie,

die vernichtet werden muss, ist in beiden Fällen die selbe. Beim steten Bremsen

werden die Bremsen einfach langsam aufgeheizt und gleichzeitig gekühlt,

während beim Stottern in den Bremszeiten die Bremsen schnell auf eine viel

höhere Temperatur gebracht werden, die dann durch eine kurze Nichtbremszeit

besser wieder abgebaut werden kann. Unter dem Strich wird aber bei beiden

Verfahren die gleiche Energie in Wärme umgewandelt, die gekühlt werden muss.

 

Genau das sagt Fraktion A auch.

 

Kühlt es die Bremsscheibe effektiver, wenn sie frei ist, d.h. kein Klotz

draufdrückt? Kann ich mir nicht vorstellen, denn der Klotz ist auch dann

noch fast an der Scheibe. Wenn ich konstant bremse, sorgt dann nicht die

Wärmeleitung für eine bessere Verteilung der Wärme auf die umgebenden

Teile (Bremsbacke, Chassis), ergo eine grössere Oberfläche zur Ableitung der

Wärme?

 

Dito. Der Abstand zwischen Scheibe und Belag ist ja sehr gering. Ich schätze

mal 0,1mm. Die scheibe selbst bewegt sich vielleicht mit 50 Km/h durch die

Bremsbeläge hindurch. Selbst wenn kühle Luft mit dieser Geschwindigkeit

durch Adhäsion mitgerissen würde, währen das pro Minute nur wenige Liter.

Das bisschen Luft kann nicht viel Wärme aufnehmen.

Unter der Vorraussetzung, dass Belag und Scheibe die gleiche Energie

aufnehmen, die Scheibe aber viel mehr Kapazität hat sollte sich der Belag

wesentlich stärker erhitzen, als die Scheibe selbst. Und weil der Wärme

übergang zur Luft viel uneffizienter ist, als zwischen Belag und Scheibe,

vermute ich, wird die meiste Wärme vom Belag auf die Scheibe übertragen,

wenn die Bremse angezogen ist.

 

Nur weil Alpenfahrschulen dies so lehren, heisst das ja noch nicht, dass es

richtig ist. In der Schule mussten wir damals auch 3 mal neu Zähneputzen

lernen, und jedesmal hiess es wieder, dass die alte Technik nicht gesund

gewesen wäre .

 

Und es gibt sicherlich noch viele ähnliche Beispiele. Siehe Hygiene oder

Vitamine. Bis vor kurzem hieß es ja noch, Vitamine könne man nie zuviele

aufnehmen. Überschüsse werden automatisch abgeführt. Früher konnte

auch nichts sauber genug sein. Heute weiß man, dass man ein gewisses

Maß an Bakterien braucht, damit das Immunsystem sich nicht gegen

harmlose Sache richtet.

 

Ansonsten bietet es sich bei kleinen Flugzeugen an degressiv zu bremsen, so

dass die thermische Leistung die von der Bremse erzeugt wird in einem ver-

nünftigen Verhältnis zum abführenden Fahrtwind steht.

 

Daraus folgen zwei Probleme:

1. Bei hoher Geschwindigkeit hat man noch relativ viel Auftrieb, so dass man

nicht fest bremsen kann, weil sonst die Räder leicht blockieren.

2. Wenn man fest bremsen könnte, würde die Leistung, die in die Bremssystem-

Masse geht, sehr hoch werden. Unter der Vorausetzung, dass die Kühlung

schwächer ist, als die zugeführte Leistung, müsste sich das Bremssystem

überproportional erhitzen.

 

Eine vernünftige Ziellandung vermeided intensiven Bremseinsatz noch am

effektivsten :D

 

Das stimmt. Aber wir haben im Verein einige Sonntagsflieger, die halt aus

Angst vor dem Strömungsabriss, die zarten Maschinchen am liebsten ohne

Klappen mit hoher Geschwindigkeit weit hinter der Schwelle fast in Drei-

punktlage aufsetzen. Dabei ist natürlich ne Menge Energie zu verbraten.

Dagegen würde mehr Übung sicher helfen, aber die ist teuer und bricht

manchen Leuten erhebliche Zacken aus der Krone.

 

 

--------------------------------------------------------

 

 

Ich ändere die Frage mal etwas ab:

Es ging nicht um das Bremsen nach dem Landen, sondern um das Bremsen

während des Rollens z.B. zum weit entfernten Rollhalt.

Unser Propeller steht auf Reise, die Motordrehzahl beträgt mindestens 1600

U/min. Das Fahrwerk hat eine perfekt eingestellte Spur und sehr wenig Reibung.

Das Flugzeug beschleunigt also beim Rollen ständig bis es bei ca 40 Km/h

einpendelt. Angenommen die gewünschte Rollgeschwindigkeit betrage 15 Km/h:

Soll man die durch kontinuierliches weiches Bremsen halten oder sollte man

vielleicht in diesem Fall wenigstens die Stotterbremse anwenden?

Also Beschleunigen lassen (unvermeidbar wegen siehe oben) und bei 30 Km/h

auf vielleicht 10 Km/h abbremsen usw?

[oldchris]

Ich ändere die Frage mal etwas ab:

Es ging nicht um das Bremsen nach dem Landen, sondern um das Bremsen

während des Rollens z.B. zum weit entfernten Rollhalt.

in diesem Fall wenigstens die Stotterbremse anwenden?

Also Beschleunigen lassen (unvermeidbar wegen siehe oben) und bei 30 Km/h

auf vielleicht 10 Km/h abbremsen usw?

 

 

Stotterbremse ist vielleicht nicht der richtige Ausdruck, für ein relativ starkes Abbremsen alle 30 Sekunden zB. Von grossen Flugzeugen mit Bremstemperaturanzeige kann ich sagen, dass ständiges leichtes Bremsen die Bremsen stärker erhitzt, als regelmässiges stärkeres Abbremsen und dann wieder laufen lassen. Ist 1600 U/min die Leerlaufdrehzahl ? Beim Rollen lehren wir bei zu hoher Geschwindigkeit zuerst Gas zurück und falls es immer noch zu schnell geht (abfallender Rollweg, enge Verhältnisse etc) regelmässiges Abbremsen.

 

PS Falls nach der Landung stark gebremst werden muss : Auf den Widerstand der Landeklappen verzichten, Klappen einfahren und bremsen. Ausgefahrene Landeklappen erzeugen nach der Landung noch genügend Auftrieb um das hauptfahrwerk so stark zu entlasten, dass eines oder beide Räder sehr schnell beim starken Bremsen blockieren.

[Karl-Alfred_Roemer]

Danke Chris für deine Schilderung deiner Erfahrung aus der Praxis.

 

Von grossen Flugzeugen mit Bremstemperaturanzeige kann ich sagen, dass ständiges leichtes Bremsen die Bremsen stärker erhitzt, als regelmässiges stärkeres Abbremsen

und dann wieder laufen lassen. Ist 1600 U/min die Leerlaufdrehzahl ? Beim Rollen lehren

wir bei zu hoher Geschwindigkeit zuerst Gas zurück und falls es immer noch zu schnell

geht (abfallender Rollweg, enge Verhältnisse etc) regelmässiges Abbremsen.

 

Ja, 1600 U/min ist die Leerlaufdrehzahl, bei dem der Motor noch geradeso rund läuft,

ohne, dass das Getriebe des Rotax klappert und ohne Gefahr, dass der Motor ausgeht.

Darüber hinaus (oder besser darunter) können wir das Gas nicht weiter reduzieren.

 

Wenn eure Bremstemperaturanzeige das so anzeigt, dann ist damit fast schon bewiesen,

dass die Langzeit-Stotterbremse tatsächlich materialschonender sein muss.

 

Ich werde mal in einem Physik-Forum nachfragen, WARUM das so ist.

 

Wie werden die Bremsen bei euch eigentlich gekühlt? Auch nur mit Luft oder haben

die sowas wie Wasserkühlung oder eine Heatpipe eingebaut? Vielleicht sogar geregelt?

 

PS Falls nach der Landung stark gebremst werden muss : Auf den Widerstand der

Landeklappen verzichten, Klappen einfahren und bremsen. Ausgefahrene Landeklappen

erzeugen nach der Landung noch genügend Auftrieb um das hauptfahrwerk so stark zu

entlasten, dass eines oder beide Räder sehr schnell beim starken Bremsen lockieren.

 

Ja, das sollte man machen. Man darf halt nur nicht die Landeklappen mit dem Einzieh-

fahrwerk verwechseln, so wie Alan Bramson das in seinem Buch "Die Kunst des Landens"

beschrieben hat. Nachdem dieses Thema in England vor zig Jahren diskutiert wurde,

hatten sich dort die Fahrwerks-Einklapper stark gehäuft. Aber damit haben wir ULer im

Allgemeinen ja keine Probleme, da Einziehfahrwerke eher selten sind. (Nur Fasci und

Pioneer glaube ich)

[sirdir]

Das mit den Flaps kann ich bestätigen ;)

Als ich (nachdem ich das irgendwo gelesen habe) es mit 'Stotterbremsen' versucht habe bei der 182RG hat mein FI gemeint, ich solle das lassen, das bringe nichts. Seither lasse ich es. Es ist ja auch schwierig zu dosieren. Je nach Flaps Setting kann man eh fast nicht so fest bremsen wie man müsste, ohne dass die Reder blockieren und wenn man dann noch 'Stottert' landet man einen Exit weiter hinten…

[Stefan Burri]

Hallo Zusammen

 

Eine interessante Diskussion. Abgesehen von der Bremsentempratur gibt es jedoch noch mehr zu beachten.

 

Ich bremse lieber nach dem Aufsetzen mehr als nötig, als dass ich beim Bahnende merke, dass ich stärker hätte bremsen müssen. Dementsprechend ergibt sich automatisch ein "Stotterverhalten". Nach dem Aufsetzen wird erstmal kräftig gebremst und sofern die Bremswirkung das verspricht was man sich vorgestellt hatte wieder etwas nachgelassen.

 

Beim Heckrädler muss man halt mit etwas mehr Gefühl rangehen, jedoch bremst da der Luftwiderstand alleine schon enorm.

 

Gruss

Stefan

[far_away]

Nach dem Aufsetzen wird erstmal kräftig gebremst und sofern die Bremswirkung das verspricht was man sich vorgestellt hatte wieder etwas nachgelassen.

Die Taktik gefällt mir aber auch ganz gut! Erstmal schauen, ob es so funktioniert wie es sollte.

 

Danke!

[Karl-Alfred_Roemer]

@Ralf (alias Volume)

 

Die Idee der Stotterbremse ist nicht die Verringerung der insgesamt produzierten

thermischen Energie, sondern ihre Verteilung.

 

Das leuchtet auf den ersten Blick ein.

 

Bremsbeläge sind im Vergleich zu Stahlbremsscheiben sehr schlechte

Wärmeleiter, beim kurzen scharfen Bremsen wird nur die Belagoberfläche

richtig heiß.

 

Auch das leuchtet ein.

 

Beim anschließenden Lüften der Bremse wird durch den Luftstrom im Spalt

diese Energie schneller an die Luft abgegeben.

 

Ich habe mir mal spaßeshalber ausgerechnet, wieviel Luft bei einer C42

zwischen Bremsscheibe und Belag hindurchgeht. Dazu habe ich angenommen,

dass der Luftspalt auf beiden Seiten 0,1mm beträgt. Scheibe und Bremsbelag

hätten eine Höhe von 3cm . Der Scheibendurchmesser betrage die Hälfte des

Raddurchmessers. Die Luft würde mit voller Geschwindigkeit der Bremscheibe

durch den Luftspalt gezogen als 45 Km/h. (Adhäsion) Alternativ könnte man

auch annehmen, dass es gar keine Adhäsion gäbe, sondern dass die Luft vom

Fahrtwind mit vollen 90 Km/h von vorne durch den Spalt hindurch strömen

würde.

90Km/h entsprechen 25m/Sekunde. V(pro Sekunde) = 25m/s* 0,0001m*0,03m*2

(der Faktor 2 deshalb, weil die Bremsscheibe von beiden Seiten aus gebremst

wird. Es gibt also 2 Luftspalte. ) Wenn man das ausrechnet, kommt man auf

0,00015m3 also 0,15 Liter pro Sekunde.

Angenommen der Belag hätte eine Temperatur von 1500°C und die Luft würde

die ebenfalls auf 1500°C erhitzt, nachdem sie den Luftspalt durchströmt hat:

 

iso bare Wärmekapazität der Luft: 1,005 kJ/kg*K also ungefähr 1300J pro m3*K.

 

Dann gehen, wenn ich nicht falsch gerechnet habe, 0,225 Watt an

Wärmeleistung in die Luft im Luftspalt. :001:

 

Die Wärme des Bremsbelages wird um 10er Potenzen besser an die wesentlich

kühlere Bremsscheibe abgegeben. Also wäre es für den Belag besser, wenn

er auf Tuchfühlung mit der Bremsscheibe wäre.

 

In der Bremsphase fallen jedoch bei 25m/s, bei einer Verzögerung von 0,3G

bei einer Flugzeugmasse von 472,5Kg knapp 18000 Watt pro Hauptfahrwerks

bremssystem an. :eek: :eek: :eek:

 

Wo ich gerade so schön am Rechnen war, habe ich mir mal ausgerechnet,

wie heiß eine C42-Bremse werden müsste, wenn die Kühlung der Luft vollkommen

ausgeschlossen wäre und alles kapazitiv aufgenommen werden müsste.

 

Unser UL hätte ein Masse = MTOW = 472,5 Kg.

Bei 90 Km/h beträgt die Energie des ULs E= 0,5m*v2 = 147625 Joule.

 

Die beiden Bremsscheiben hätten zusammen eine Masse von 1Kg (geschätzt)

Die spezifische Wärmekapazität von Stahl beträgt 460 J/Kg*K.

 

D.h. die Bremsscheibe erhitzt sich nach einer Vollbremsung ohne blockierende

Reifen um 320°C.

Der Vollständigkeit halber werde ich mich mit Wärmeübergangswiderständen

von Stahl nach Luft beschäftigen (leider nicht trivial) Ich vermute mal, das die

Wärmeabgabe nur paar hundert Watt beträgt an der Bremsscheibe.

 

 

 

@Chris

 

Von grossen Flugzeugen mit Bremstemperaturanzeige kann ich sagen, dass

ständiges leichtes Bremsen die Bremsen stärker erhitzt, als regelmässiges

stärkeres Abbremsen und dann wieder laufen lassen.

 

Kann man irgendwie feststellen, ob die Räder bei der stärkeren Abbremsphase

kurzzeitig blockieren? Das würde erklären, warum die Temperaturen bei dieser

Bremsart niedriger sind. Die Energie ginge dann ja in Reifen und Bodenbelag.

 

 

als durch den Bremsbelag in die Bremszange, und damit schließlich auch in die

Bremsflüssigkeit. "Stotterbremsen" (was eigentlich ja der Ersatz fürs ABS sein

soll, und nicht das hier beschriebene Verfahren), führt zu heißeren Brems-

scheiben und kühleren Bremszangen, Zylindern und Bremsflüssigkeit.

 

 

So plausibel die Erklärung auf den ersten Blick auch ist: Falls ich mich nicht

verrechnet habe, haut das nicht hin.

 

Vielleicht wende ich mich mal an eine Hochschule Maschinenbau oder KFZ-

Technik. Denn die haben das Know-How und die notwendigen Messgeräte.

Wäre vielleicht mal ein Thema für ne Diplomarbeit.

[PeterH]

Das Thema scheint mir sehr komplex zu sein, um da abschliessende Aussagen zu machen. Vielleicht mal zum Anfang: Es geht um's *materialschonende* Bremsen.

Die interessierenden Materialien sind hauptsächlich: Bremsscheibe aus Stahl (vergleichsweise gute Wärmeleitung), die "Bremsklötze" aus irgendeinem (keramischen? verklebten? gesinterten? ) Material, wie Ralf schon gesagt hat mit sehr schlechter Wärmeleitung sowie die Hydraulikflüssigleit.

 

Oberhalb einer jeweils kritischen Temperatur verändern sich diese Materialien: Dampfblasenbildung, Anlaufen der Bremsscheibe, irreversible Veränderungen der Bremsbeläge, beim Kontakt Bremsscheibe/Bremsbeläge wirken zudem extrem hohe mechanische Kräfte.

 

Die Bremssscheibe wird nicht allein durch die im Spalt zum Bremsbelag mitgenommene Luft gekühlt, sondern ganz allgemein durch ihre Gesamtbewegung zur umgebenden Luft (Rotationsgeschwindigkeit, Fahrtwind), zudem durch Abstrahlung. Der Bremsbelag wird durch Wärmeübergang zur Bremsscheibe gekühlt - wie gross ist da der Wärmeübergang? - zudem ebenfalls durch Fahrtwind und Abstrahlung.

 

Also: Mengenweise unbekannte Parameter. Was bleibt uns nun?

 

Ich meine, es geht so: Spitzentemperaturen kann man vermeiden durch sanftes Bremsen, auch wenn das kontinuierlich erfolgt: Solange die Heiz*leistung* (es geht primär ja um den Energieumsatz pro Zeit, also um die Leistung) im Vergleich zur Kühlung(sleistung) ausreichend gering ist, können durch noch so langes Bremsen keine kritischen Temperaturen erreicht werden. Bei der "harten" Stotterbremse (hohe Heiz*leistung* bei ziemlich unveränderter Kühlung) kann das jedoch durchaus geschehen.

 

Karl, ich bin mir allerdings unsicher, ob die sehr geringe Wärmekapazität unserer C42-Fahrradbremsen überhaupt genügt, kritische Temperaturen selbst bei zärtlichster Bremsbetätigung sicher zu verhindern. Ich plädiere daher für die Variante: Gar keine Bremsbetätigung, wenn aber doch, dann so sanft und kurz wie möglich. Wirklich hartes Bremsen (hohe Heiz*leistung*)halte ich - und sei es noch so kurz - wegen der dann sicheren Überschreitung kritischer Temperaturen für unzweckmässig. Insofern zähle ich mich, was unsere C42-Bremsen betrifft, zur Fraktion... Moment... A, B oder C?... hab's vergessen, jedenfalls "Keine-klassische-Stotterbremse".

 

Meine ganz persönliche gefühlsmässige Meinung - klar: ohne irgendwas gerechnet zu haben.

 

Viele Grüsse

Peter

[Träumer]

Hier noch etwas zum Thema heftiges bremsen:

 

http://www.bfu-web.de/nn_41544/DE/Publikationen/Untersuchungsberichte/2000/Bericht__3X046-0.00,templateId=raw,property=publicationFile.pdf/Bericht_3X046-0.pdf

 

 

Angenommen der Belag hätte eine Temperatur von 1500°C und die Luft würde

die ebenfalls auf 1500°C erhitzt, nachdem sie den Luftspalt durchströmt hat:

 

 

Ich befürchte, diese Rechnung kann nicht aufgehen, da zumindest die Bremsscheiben bei dieser Temperatur eher füssig als rotglühend sein düeften.

 

Zudem verläuft die Wärmeabgabe nicht linear, sondern je höher die Temperatudifferenz, desto höher die Wärmeabgabe

 

 

Bernie

[Karl-Alfred_Roemer]

Hallo Träumer,

 

erst mal vielen Dank für den sehr interessanten Untersuchungsbericht.

 

Was die 1500°C betrifft: Du hast sicher Recht, ich habe keine Messwerte

zur Hand. Ist wahrscheinlich bissi hoch gegriffen. Es ist nur ein Beispielwert.

Wenn dieser Wert stimmen würde, DANN würde die Luftkühlung im Spalt nur

diese 0,225 Watt betragen. Bei geringeren Temperaturen noch viel weniger.

Damit sollte nur bewiesen werden, dass man die Kühlung im Luftspalt getrost

vergessen kann.

 

Zudem verläuft die Wärmeabgabe nicht linear

 

Kann man das irgendwo nachlesen? Ich habe nur folgendes gefunden:

 

Wärmestrahlung:

Wärmestrom = Strahlungsaustauschzahl*Fläche*Temperaturdifferenz (also linear)

 

Erzwungene Konvektion:

Wärmestrom = Wärmeübergangskoeffizient * Fläche * Temperaturdifferenz

(ebenfalls linear,wobei man sagen muss, dass der Wärmeübergangskoeffizient

es in sich hat, im wahrsten Sinne des Wortes)

 

Wärmeleitung ist ebenfalls linear:

Wärmestrom= Wärmedurchgangskoeffizient * Fläche / Materialstärke * Temperaturdifferenz.

 

sondern je höher die Temperatudifferenz, desto höher die Wärmeabgabe

 

Volle Zustimmung. Nur ist diese Formulierung so allgemein, dass es meiner

Annahme des linearen Wachstums nicht widerspricht. Nach dieser Formulierung

könnte die Wärmeabgabe linear , n-te-Wurzel, quadratisch, exponentiell... UND

auch linear wachsen. Oder noch allgemeiner: Jede streng monotone Funktion

erfüllt diese Forderung.

 

Wie gesagt, Danke für den interessanten Link, und für den Rest: Danke für die

Mühe.

[Karl-Alfred_Roemer]

Das Thema scheint mir sehr komplex zu sein, um da abschließende

Aussagen zu machen.

 

Sehe ich auch so. Für abschließende Aussagen kommen wir um

Messungen und Rechnen wahrscheinlich nicht herum.

 

Vielleicht mal zum Anfang: Es geht ums *materialschonende*

Bremsen. Die interessierenden Materialien sind hauptsächlich:

Bremsscheibe aus Stahl (vergleichsweise gute Wärmeleitung),

die "Bremsklötze" aus irgendeinem (keramischen? verklebten?

gesinterten? ) Material, wie Ralf schon gesagt hat mit sehr

schlechter Wärmeleitung sowie die Hydraulikflüssigkeit.

 

Alle wesentlichen Faktoren aufgelistet bis auf einen: Die Reifen

gehören auch zum zu schonenden Material gehören. Zum teuersten

und empfindlichsten würde ich sage. Ich weiß nicht, wie lange die

blockieren können, bis sie durch sind, aber definitiv kürzer, als

bis die Bremsbeläge auch nur annähernd in kritische Bereiche

kommen. Das behaupte ich ohne Rechnen und Messen.

 

Oberhalb einer jeweils kritischen Temperatur verändern sich

diese Materialien: Dampfblasenbildung, Anlaufen der Brems-

scheibe, irreversible Veränderungen der Bremsbeläge, beim

Kontakt Bremsscheibe/Bremsbeläge wirken zudem extrem

hohe mechanische Kräfte.

 

Wobei die mechanischen Kräfte kein Problem zu sein scheinen,

denn es muss schon selten sein, dass Bremsscheiben oder Beläge

an Flugzeugen auseinander fliegen. Ich denke, das haben die

Hersteller gut im Griff. Falls jemand Fälle kennt...

 

Die Bremssscheibe wird nicht allein durch die im Spalt zum

Bremsbelag mitgenommene Luft gekühlt,

 

Dass die Bremsscheibe NICHT ALLEIN durch den Spalt gekühlt

wird, ist denke ich jedem klar. Die Frage ist eine andere: Trägt

dieser Spalt ÜBERHAUPT zur Kühlung bei. Ich denke, ich habe

mit meinem Rechenbeispiel verdeutlicht, dass man das vernach-

lässigen kann. Dieser Punkt ist wichtig, weil rein intuitiv traut

man dem Spalt viel mehr Kühlleistung zu. Und er ist ja auch mit

das Hauptargument gewesen, warum man die Bremse zwischen-

durch lockern sollte.

 

sondern ganz allgemein durch ihre Gesamtbewegung zur

umgebenden Luft (Rotationsgeschwindigkeit, Fahrtwind), zudem

durch Abstrahlung. Der Bremsbelag wird durch Wärmeübergang

zur Bremsscheibe gekühlt - wie groß ist da der Wärmeübergang? –

 

Spielt GLAUBE ICH keine nennenswerte Rolle. Die Wärme

entsteht genau an der Kontaktstelle zwischen Scheibe und Belag.

Die Wärme kann nur in den Belag hinein gehen, was aber wegen

der schlechten Wärmeleitung des Belages nur ein kleinerer Teil

sein wird, und größtenteils in die Bremse gehen. Ich vermute

das Verhältnis Wärmeleitung in den Belag zu Wärmeübergang

ins Metall wird durch den extrem engen Presskontakt annähernd

dem Verhältnis der Wärmedurchgangskoeffizienten entsprechen.

Wobei das zugegebenermaßen nur eine Vermutung ist, die noch

zu beweisen (lieber messen als rechnen) wäre.

 

Also: Mengenweise unbekannte Parameter. Was bleibt uns nun?

 

Das ist wahr. Viele unbekannte. Aber eine Menge Wissen über

Zusammenhänge zwischen den Unbekannten Parametern.

 

Ich meine, es geht so: Spitzentemperaturen kann man vermeiden

durch sanftes Bremsen, auch wenn das kontinuierlich erfolgt:

Solange die Heiz*leistung* (es geht primär ja um den Energie-

umsatz pro Zeit, also um die Leistung) im Vergleich zur Kühlung

(sleistung) ausreichend gering ist, können durch noch so langes

Bremsen keine kritischen Temperaturen erreicht werden. Bei

der "harten" Stotterbremse (hohe Heiz*leistung* bei ziemlich

unveränderter Kühlung) kann das jedoch durchaus geschehen.

 

 

Bei sehr langem Bremsen müsste sich ein Gleichgewicht

einstellen, bei der an jeder Stelle im Gesamtsystem so viel

Wärme abgeführt wird, wie zugeführt wird. Alle Temperaturen

sind stabil. Aber da die Kühlung sehr gering ist, im Vergleich

zur Heizleistung sollten die Temperaturen auf sehr hohem

Niveau liegen. Ich denke, dass schaffen wir, es zu berechnen.

 

Karl, ich bin mir allerdings unsicher, ob die sehr geringe

Wärmekapazität unserer C42-Fahrradbremsen überhaupt genügt,

kritische Temperaturen selbst bei zärtlichster Bremsbetätigung

sicher zu verhindern.

 

Ich weiß nicht, wie schwer unsere Bremsbeläge und Scheiben

genau sind. Ich hatte sie mal in der Hand und war erstaunt, wie

schwer dieses dünne Blechzeug ist. Ich schätze um die 500g pro

Seite. Allerdings wir wissen, wie viel Energie in unserem

UL beim Aufsetzen steckt und wir kennen die Wärmekapazität

von Stahl. Damit können wir schon ziemlich genau sagen, wie

heiß die Teile werden. Ob das kritisch ist? Meine groben Berechnungen

von 320° nach einer Vollbremsung von 90 Km/h sollten dem Material

nichts ausmachen. Wobei dabei noch keine Kühlung durch Konvektion

und Strahlung berücksichtigt wurde.

 

Ich plädiere daher für die Variante: Gar keine Bremsbetätigung,

wenn aber doch, dann so sanft und kurz wie möglich. Wirklich

hartes Bremsen (hohe Heiz*leistung*) halte ich - und sei es noch

so kurz - wegen der dann sicheren Überschreitung kritischer

Temperaturen für unzweckmässig. Insofern zähle ich mich,

was unsere C42-Bremsen betrifft, zur Fraktion... Moment...

A, B oder C?... hab's vergessen, jedenfalls "Keine-klassische-

Stotterbremse".

 

Dann sind wir uns gar nicht sooo uneinig. :008: Aber richtig

Ruhe habe ich erst, wenn ich es ganz genau weiß. Man bräuchte

ein Infrarot-Temperaturmessgerät :005::005::005:

[sirdir]

 

diese 0,225 Watt betragen. Bei geringeren Temperaturen noch viel weniger.

Damit sollte nur bewiesen werden, dass man die Kühlung im Luftspalt getrost

vergessen kann.

 

Ich glaube das Wichtige an dem Luftspalt ist eher, dass nicht gebremst wird -> das System kühlt ab, statt aufzuheizen, wie es ohne Luftspalt der Fall wräe ;)

[sirdir]

Alle wesentlichen Faktoren aufgelistet bis auf einen: Die Reifen

gehören auch zum zu schonenden Material gehören. Zum teuersten

und empfindlichsten würde ich sage. Ich weiß nicht, wie lange die

blockieren können, bis sie durch sind, aber definitiv kürzer, als

bis die Bremsbeläge auch nur annähernd in kritische Bereiche

kommen. Das behaupte ich ohne Rechnen und Messen.

 

Ja, mein FI und ich haben leider mal (erinnere mich nicht mehr an die Flaps-Stellung, müsste 10° gewesen sein) bei einem Startabbruch innert Sekunden ne böse Bremsplatte produziert. Eigentlich ein Wunder, dass das Ding nicht komplett durch war und am Ende noch platzte.

[Karl-Alfred_Roemer]

Danke Patrick, das bestätigt meine Erfahrungen. Diese Bremsplatten habe ich schon

öfter gesehen. Und ich wette, das ist schon sehr vielen Leuten passiert. Sehr vielen

sicher auch, ohne, dass sie davon auch nur das geringste bemerkt haben.

[sirdir]

Danke Patrick, das bestätigt meine Erfahrungen. Diese Bremsplatten habe ich schon

öfter gesehen. Und ich wette, das ist schon sehr vielen Leuten passiert. Sehr vielen

sicher auch, ohne, dass sie davon auch nur das geringste bemerkt haben.

 

Ja ehrlich gesagt, ich hätte es auch nicht gemerkt, mein FI hat das Vibrieren beim zurücktaxeln bemerkt. Und der Tower die Rauchentwicklung ;) Die C182RG ist in der Beziehung aber auch ein bisschen ein Bock und der Startabbruch wäre sowieso nicht nötig gewesen, wenn wir diesem Umstand von Anfang an Rechnung getrage hätten ;)

Seither habe ich übrigens immer etwas Hemmungen zu bremsen ;)

[mike.hurlimann]

Hallo

 

Also das mit dem Bremsen ist so ein Problem, unter anderem auch auf dem Flugplatz Schänis.

 

Die Bremsen werden voll blockiert wärend der Landung, um beim Aufsetzen ein Rauchwölklein zu produzieren und dem Pneu das Profil abzuschleifen.

 

Meine Landetaktik ist:

 

Steil anfliegen und auf den Pistenanfang zielen, kurz vor der Piste abflachen Nase hoch und auf das Pistenende zielen, so landet es sich automatisch. Wenn man abgesetzt hat die Nase oben halten so lange wie möglich und kurz vor die Nase auf die Piste fällt, das Bugfahrwerk sorgfälltig auf der Piste abstellen. Dann so lange wie möglich ausrollen mit voll gezogenem Höhensteuer (der Flieger ist jetzt ja zu langsam das die Nase wieder hochgeht). Erst bremsen wenn's nötig ist und dann konstant. Vor dem ganzstillstand die Bremsen lösen dass sie nicht festklemmen.

 

Wie dass die Bremsen eines Flugzeuges funktionieren oder eben auch nicht sollte man wissen. z.B.: Beim Duo X (SI & SG) weiss man dass die bremsen

funktionieren, aber wenn man die Bremsscheibe anschaut kommt einem das grausen. BLAU, bis zum "gehtnichtmehr":002:

 

Also einfach vorsichtig umgehen mit diesen Bremsen.

 

Und dass das Fahrwerk, Freude an dieser Stotterbremserei hat, glaub ich wirklich nicht.

 

Gruss

 

Mike