28.12.2014 I AirAsia Indonesia I A320 I QZ8501 I Absturz ins Meer

[flowmotion]

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Bearbeitet 1. Oktober 2019 von flowmotion

[Gast]

Ich sehe keinen Grund,warum der Stabilizer früher als andere Bauteile versagen sollte.

 

Alex

[DaMane]

Ich glaube, das hat der Florian nicht ganz ernst gemeint.

..............

Ich möchte das auch mal zu seinen Gunsten so annehmen :) .

 

Gruß

Manfred

[DaMane]

Ich sehe keinen Grund,warum der Stabilizer früher als andere Bauteile versagen sollte.

 

Alex

Welche anderen Bauteile meinst du? Hauptflügel, Rumpf?

Vielleicht kann das Höhenleitwerk schon von der Dimensionierung her gar nicht die Festigkeit des Hauptflügels haben? Es besteht aber gleichzeitig zu einem Großteil aus beweglichen Klappen bzw. Rudern, für die Flattern extrem belastend sein dürfte..........

 

Gruß

Manfred

[Chipart]

Ich möchte das auch mal zu seinen Gunsten so annehmen :) .

 

 

Was soll ich mehr machen, als ein ;-) dahinter setzen, um das zu zeigen.....

 

Florian

[Norbert Schruff]

Hat jemand die CVR-Aufzeichnung gehört? Da ist ein dumpfer Knall zu hören.

 

Was könnte das gewesen sein?

[Volume]

 

Was ist ein "voller" Stalltest?

Ein Stalltest bei dem ich nicht bereits als Pilot aktiv recovere wenn die Stallwarnung anspricht (das ist das Minimum, das gefordert ist), sondern ein Stalltest in dem ich weiter ziehe bis das Flugzeug etwas macht (entweder in den Sackflug, English "Deep Stall" geht, oder nach vorne oder über den Flügel abkippt). 

 

 

Es ist mir schon klar, dass fuer eine Zulassung ein "voller Stall" geflogen wird

Mitnichten. Wenn ein Hesteller das macht, dann freiwillig. Gefordert ist nur zu zeigen, dass die Warnung rechtzeitig anspricht und man dann mit der Standardprozedur erfolgreich recovern kann. Diese Standardprozedur darf durchaus TOGA Schub enthalten, Stall nach Triebwerksausfall á la Sully braucht nicht zu recovern sein. Nachdem einige Prototypen in derFlugerprobung verloren gegangen waren, hat man darauf verzichtet volle Stalls zu fordern, da Verkehrsflugzeuge "im normalen Leben" ja nicht gestalt werden sollten. Dafür gibt es Warnungen und Protections, deren Funktion muss in jeder Situation demonstriert werden.

 

Als jemand der bereits Stallerprobungen von Flugzeugen geflogen hat (Segelflugzeuge) kann ich dir versichern dass man selbst bei so einfachem Gerät immer noch ganz vershiedene Testergebnisse bekommen kann, je nach dem wie man das ganze angeht. Je zügiger (innerhalb des eraubten Rahmens) man z.B. in den Stall hinein fliegt, desto wahrscheinlicher das das Flugzeug einfach nach vorne abkippt und von selbst recoverd. Je langsamer man sich in den Stall hineintastet, desto besser die Chance einen Sackflug hinzubekommen. Und auch da bleiben einem noch Spielräume, inwieweit man das Taumeln das über kurz oder lang zu einem Abkippen über die Fläche führt unterbindet und das Flugzeug im Sackflug hält, oder ob man es abkippen lässt. Segelflugzeuge kann man eigentlich immer aus einem Sackflug rausrollen (notfalls mit dem Seitenruder), falls das Höenruder nicht wirksam genug ist, um ihn anders zu beenden. Bei einem Verkehrsflugzeug wird man dabei ziemlich sicher die Struktur überlasten.

 

Gruß

Ralf

[Baeriken]

Hat jemand die CVR-Aufzeichnung gehört? Da ist ein dumpfer Knall zu hören. Was könnte das gewesen sein?

Wie bist Du denn so schnell  an die CVR- Aufzeichnung gekommen?

[consti]

Hier sieht man das sehr schoen, wie sehr der Stabilizer waehrend den Stall Tests vibriert.

 

Es ist mir schon klar, dass fuer eine Zulassung ein "voller Stall" geflogen wird, allerdings in bekannten Parametern und Boundaries. Niemand fliegt einen Full Stall auf FL 410 mit M.80 und schuettelt im Buffeting rum. Bevor das Teil stallt, ist der Stabilizer aber ab - das wollte ich damit ausdruecken, da Air Asia sich auf den Hoehen mit den Speeds bewegte und da wird ein Stall wirklich uebel.

 

So long, Iris

Vibriert denn der Stabilizer wegen den Turbulenzen die vom Flügel stammen?

[DaMane]

Was soll ich mehr machen, als ein ;-) dahinter setzen, um das zu zeigen.....

 

Florian

 

Sorry, bei mir wurde dein smiley nicht angezeigt, und ich wußte mit der Zeichenfolge  ;-) (Semikolon minus rechte Klammer) nix anzufangen (und konnte mir auch keinen Reim drauf machen). :)

 

Grüße

Manfred

[cosy]

Vibriert denn der Stabilizer wegen den Turbulenzen die vom Flügel stammen?

 

Ich versuch mich mal mit einer Erklärung. Die Aerodynamiker von der ETHZ können mich dann zur Strafe in der Luft zerreissen... ;-)

 

Ja,  man muss sich vorstellen, dass der Auftrieb (typische Verteilung etwa 60% Flügeloberseite und 40% Flügelunterseite bei ausbalanciertem Flugzeug (Trimtanks). Eine A320-200 hat ein MTOW von 93.5 t , er war eine Stunde in der Luft (etwa 2t Verbrauch plus Rollen usw , sagen wir 3t). Das Flugzeug kann also max. etwa 90 t wiegen zum Zeitpunkt. Dies bedeutet, dass im Langsamflug eine Kraft über dem Flügel erzeugt werden muss, die der Gewichtskraft von mehr als 50 Tonnen und unter dem Flügel eine Kraft die der Gewichtskraft von etwa 40 Tonnen entspricht - erzeugt werden muss.

Der Impulssatz aus der Physik eignet sich sehr gut, um diese erforderlichen Kräfte nun auch erklären zu können, die da am Flügel (und im Geringen Masse am Rumpf) entstehen müssen, damit die Erde den Deal mit der Erdbeschleunigung nicht gewinnt:

Extrem grob vereinfacht kann gesagt werden , dass pro Flügel (=1/2) also eine entsprechende Masse bewegt werden muss , damit sich der Effekt einstellt. Grob vereinfacht kann man sagen, dank sehr grossen Beschleunigungswerten um das Flügelprofil herum erreicht man dieses Ziel mit dem räumlichen Versetzen von deutlich weniger Luftmasse als das diskutierte Gewicht. (sträflich vereinfacht kann man sich vorstellen, dass das Produkt aus Massenstrom und Beschleunigung der Masse mit der Erdbeschleunigung entsprechen muss).

Fazit: die Kräfte sind RIESIG, durch optimale Flügelprofile sind die Strömungsgeschwindigkeiten sehr hoch.

Der in einem Lufstrom mit einem "Störkörper" zwangsläufig entstehende Karman-Wirbel wird nun sehr gross, die Aufschlagswinkel am Höhenleitwerk wechseln dauernd ab. Das bringt die Struktur zum vibrieren. Mit wie gesagt sehr grosser Energie.

[Chipart]

 entweder in den Sackflug, English "Deep Stall" geht, oder nach vorne oder über den Flügel abkippt

 

 

Deep Stall ist nicht das englische Wort für Sackflug, sondern ein anderer Flugzustand (leider kenne ich weder ein englisches Wort für Sackflug noch ein deutsches für Deep Stall).

 

Sackflug ist grundsätzlich ein Flugzustand, bei dem das Flugzeug mit abgerissener Strömung im Sinkflug ist. Bei den meisten Mustern läßt sich dieser Zustand durch nachlassen des Höhenruders relativ problemlos wieder ausleiten.

 

Bei einem Deep Stall ist zusätzlich zum Strömungsabriss am Hauptflügel auch die Strömung am Höhenleitwerk abgerissen, wodurch das Höhenruder unwirksam wird. Dies kann z.B. bei T-Leitwerken passieren wenn das Höhenleitwerk im überzogenen Flugzustand im Windschatten des Hauptflügels liegt und deswegen in turbulenter Strömung.

Ein Deep Stall läßt sich gerade nicht durch nachlassen des Höhenruders ausleiten, weil das Höhenruder ja funktionslos ist.

 

Florian 

[Volume]

 

Vibriert denn der Stabilizer wegen den Turbulenzen die vom Flügel stamen?

Primär ja, die Strömung auf der Oberseite ist nahe am Rumpf vollständig abgelöst und produziert gewaltige Wirbel. Typischerweise ein Mix aus völlig zufälligen Wirbeln und einer systematischen Karmannschen Wirbelstraße.

Bei der MD-11 kommen die Kreiselkräfte des Triebwerks dazu, die die Vibrationen auch in die andere Ebene (horizontal/Vertikal) übertragen und weitere Resonanzeffekte auslösen können.

 

 

Deep Stall ist nicht das englische Wort für Sackflug, sondern ein anderer Flugzustand (leider kenne ich weder ein englisches Wort für Sackflug noch ein deutsches für Deep Stall).

Gut das du das so genau weisst, und dann doch wieder nicht...

 

Aber wie man ja auch sieht, die völlig unsinnige 2/3 Oberseite 1/3 Unterseite Verteilung des Auftriebs ist auch nicht totzubekommen. Wenn bestimmte Begriffe nur laut und oft genug falsch verwendet warden, dann werden sie irgendwann richtig...

 

Deeep Stall und Sackflug waren schon feste Begriffe 30 Jahre bevor das erste T-Leitwerk erfunden wurde, und plötzlich neue Probleme im Sackflug auftraten.

 

Gruß

Ralf

[Chipart]

Wenn bestimmte Begriffe nur laut und oft genug falsch verwendet warden, dann werden sie irgendwann richtig...

 

Deeep Stall und Sackflug waren schon feste Begriffe 30 Jahre bevor das erste T-Leitwerk erfunden wurde, und plötzlich neue Probleme im Sackflug auftraten.

 

 

Ich bin leider kein Sprach-Historiker. Daher habe ich in der Tat keine Ahnung, wie diese Begriffe vor 1920 verwendet wurden. Ich weiss nur, wie sie heute verwendet werden.

 

Natürlich kann ich mich darüber beklagen, dass "merkwürdig" in der deutschen Sprache noch vor 100 Jahren die Bedeutung "Herausragend" hatte (also "würdig, dass man es sich merkt") und in so fern korrekt mit "remarkable" zu übersetzen wäre, aber heute eben praktisch nur noch in der Bedeutung "seltsam" (also "strange") gebraucht wird. Ich kann Worte aber auch einfach so verwenden, wie sie heute verwendet werden...

 

Florian

[DaMane]

.......

Sackflug ist grundsätzlich ein Flugzustand, bei dem das Flugzeug mit abgerissener Strömung im Sinkflug ist. Bei den meisten Mustern läßt sich dieser Zustand durch nachlassen des Höhenruders relativ problemlos wieder ausleiten.

..........

Florian 

 

Hmmm, so ganz abgerissen darf die Strömung beim Sackflug nicht sein, sonst wäre der Flieger ja nicht im (noch halbwegs kontrollierbaren) Sinkflug, sondern im Absturz, Charakteristisch für den Sackflugzustand ist doch neben dem Taumeln die relativ steil nach oben zeigende Nase, was nur durch wirksamen (Rest-)Auftrieb am Hauptflügel möglich wird.

 

Unter Deep-Stall im Gegensatz zum 'normalen' Strömungsabriß würde ich auch die zusätzliche Unwirksamkeit des Höhenruders verstehen. Vielleicht könnte alternativ dazu noch ein Strömungabriss alleine am Höhenleitwerk gemeint sein, während der Hauptflügel noch trägt?

 

Gruß

Manfred

[PeterH]

Hmmm, so ganz abgerissen darf die Strömung beim Sackflug nicht sein, sonst wäre der Flieger ja nicht im (noch halbwegs kontrollierbaren) Sinkflug, sondern im Absturz, Charakteristisch für den Sackflugzustand ist doch neben dem Taumeln die relativ steil nach oben zeigende Nase, was nur durch wirksamen (Rest-)Auftrieb am Hauptflügel möglich wird.

...

 

Es wird eben meist der Unterseitenauftrieb vergessen, und der ist bei einem AoA von z.B. 30 Grad ganz erheblich (-> Kinderdrache, Rogallo-Flügel, wobei die Randumströmung hier mitspielt). Auch die Wirbel auf der Oberseite können(!) Auftrieb erzeugen, obwohl die Strömung im gebräuchlichen Wortsinn natürlich "abgerissen" ist (-> Insektenflug)  Und zur 2/3 vs 1/3 - "Regel": Na ja, ganz, ganz selten stimmt sie vermutlich... ;)

 

Ralf hat vor Zeiten hier mal ein Diagramm des cA über große Winkel des AoA eingestellt (normalerweise gehen die nur bis irgendwo um 20 Grad). War eine sehr lehrreiche Diskussion, bevor der Cloud-Shifter seinen Albatros in das Thema eingebracht hat... :blink:

 

Was die Flugstabilität betrifft, kann folgende Betrachtung helfen: Stabilität herrscht, wenn der cA mit steigendem AoA ansteigt. Sinkt der cA bei steigendem AoA, wird der Flieger instabil (so zwischen AoA(krit) und 20..25 Grad). Danach steigt der cA aber mit steigendem AoA wieder an (Unterseitenauftrieb), daher ist der Deep Stall gemeinhin sehr stabil.

 

Das fliegerische Problem bei unserem "normalen" Stall kurz hinter AoA(krit) ist eben nicht, daß der Flieger "wie ein Stein vom Himmel fällt", sondern daß er instabil bzw unsteuerbar wird und fallweise in einen stabilen Deep Stall übergeht, aus dem nur schwer herauszukommen ist.

 

Gruß

Peter

Bearbeitet 22. Januar 2015 von PeterH

[DaMane]

Es wird eben meist der Unterseitenauftrieb vergessen, und der ist bei einem AoA von z.B. 30 Grad ganz erheblich (-> Kinderdrache, Rogallo-Flügel, wobei die Randumströmung hier mitspielt). Auch die Wirbel auf der Oberseite können(!) daher Auftrieb ergeben, obwohl die Strömung im Wortsinn natürlich "abgerissen" ist (-> Insektenflug)  Und zur 2/3 vs 1/3 - "Regel": Na ja, ganz, ganz selten stimmt sie vermutlich... ;)

 

Gruß

Peter

 

Dank für das Stichwort, Peter. Ich vergesse ganz bestimmt nie den Unterseitenauftrieb, weil der für mich - auch wenn ich damit im Gegensatz zur offiziellen wissentschaftlichen Erkenntnistheorie stehen sollte - der dominante ist. Woher ich diese Weisheit habe (zu haben glaube :unsure:)? Aus der ganz simplen irdischen Erfahrung, die flache Hand seitlich aus einem schnell fahrenden (>100 km/ h) Auto oder auch Motorrad zu halten. Da wird deutlich spürbar, wo die anströmende Luft Kraft ausübt, und wohin diese (ab-)gelenkt wird.

Dieses "hoch(-un)wissenschaftliche" Experiment läßt einen auch deutlich spüren, daß die von vorne auf die angestellte "Tragfläche" einwirkende Luftströmung mehr physikalischen Kraft (=Überdruck) ausübt, als der -  natürlich vorhandene  - Sog (=Unterdruck) auf der "Rückseite" aufbauen kann.   Diese Beobachtung kann doch - ganz intuitiv  ;)  - zu der Auffassung führen, daß der Auftrieb einer schräg angestellten (Hand-)Fläche durch die Ablenkung des Luftstromes nach unten entsteht, nicht mal als Reaktionsmoment, sondern schlicht durch Verdrängung (welche natürlich auch wieder zu einer Reaktion führt, ich weiß....). :o

 

Gruß

Manfred

[PeterH]

Manfred, nur ganz kurz: Bei der "Oberflächengüte" und -Form Deiner Hand-Oberseite wird der Oberseitenauftrieb natürlich nie  sehr groß sein ;)

 

Aber beim normalen Tragflügel spielt bei kleinem AoA der Oberseitenauftrieb schon die größere Rolle. Irgendwo habe ich Zeichnungen zur Druckverteilung an einer Tragfläche, da sieht man das sehr eindrucksvoll. Noch ein (vereinfachtes) Beispiel: Gewölbter Flügel mit flacher Unterseite und AoA=Null liefert sehr guten Auftrieb.

 

Erstmal auf die Schnelle... :)

 

ruß

Peter

Bearbeitet 22. Januar 2015 von PeterH

[Chipart]

Wenn man genau hinschaut (und rechnet), dann stellt man fest, dass das Verhältnis von Ober- und Unterseitenauftrieb extrem abhängig von Geschwindigkeit, Anstellwinkel, Reynoldszahl, Profil, ... ist. Deshalb lohnt es sich nicht, abstrakt darüber zu streiten.

 

Was aber in jedem Fall stimmt ist das, was einer meiner Physik-Profs mal gesagt hat:

 

Unterseitenauftrieb hat jeder Körper. Was den Stein vom Flugzeug unterscheidet ist der Oberseitenauftrieb!

 

Florian

Bearbeitet 22. Januar 2015 von Chipart

[DaMane]

Manfred, nur ganz kurz: Bei der "Oberflächengüte" und -Form Deiner Hand-Oberseite wird der Oberseitenauftrieb natürlich nie  sehr groß sein ;)

 

Aber beim normalen Tragflügel spielt bei kleinem AoA der Oberseitenauftrieb schon die größere Rolle. Irgendwo habe ich Zeichnungen zur Druckverteilung an einer Tragfläche, da sieht man das sehr eindrucksvoll. Noch ein (vereinfachtes) Beispiel: Gewölbter Flügel mit flacher Unterseite und AoA=Null liefert sehr guten Auftrieb.

 

Erstmal auf die Schnelle... :)

 

ruß

Peter

Mir hat schon "geschwahnt", daß ich vermutlich mit Auto oder Motorrad nie annähernd so schnell unterwegs sein würde, daß der Oberflächenauftrieb meines Handrückens dominant werden könnte :o

 

Gruß

Manfred

[Gast theturbofantastic]

Ein Stalltest bei dem ich nicht bereits als Pilot aktiv recovere wenn die Stallwarnung anspricht (das ist das Minimum, das gefordert ist), sondern ein Stalltest in dem ich weiter ziehe bis das Flugzeug etwas macht (entweder in den Sackflug, English "Deep Stall" geht, oder nach vorne oder über den Flügel abkippt).

Also wird das bei der Flugerprobung sehr wohl gemacht. Wer nicht lesen möchte, kann sich das ganze ja mal 1h 40 min lang geben (Airbus & Boeing RAeS Vorlesung).

Die Vortragenden sind vielleicht nicht die besten Redner, gehören aber fachlich zu den Besten, die die Luftfahrt zu bieten hat.

 

Ich verstehe nicht ganz, warum man für die Zulassung etwas testen sollte, wovon man im Voraus schon weiß, dass es die Struktur sowieso nicht aushält (weil sie es nicht muss).

Bearbeitet 22. Januar 2015 von theturbofantastic

[Volume]

 

Ich verstehe nicht ganz, warum man für die Zulassung etwas testen sollte, wovon man im Voraus schon weiß, dass es die Struktur sowieso nicht aushält (weil sie es nicht muss).

Wie man schon in der ersten Zeile des Titelbildes sieht, wenn man aus Windkanaluntersuchungen (und Rechnungen) ganz gut abschätzen kann, was einen erwarten wird, und wenn man weis wie viel das Flugzeug tatsächlich aushält (obwohl es nicht muss), kann man durchaus mehr machen, als minimal gefordert ist. Wenn die Daten einen erwarten lassen, dass es problematisch wird, kann man sich auch darauf konzentrieren das Warnsystem zu optimieren.

Wie schon weiter oben gesagt, wenn man relative zügig in den Stall hineinfliegt, indem man nicht quasistatisch AOA ganz langsam immer mehr erhöht, sondern einfach einen Steigflug provoziert, bei dem einem irgendwann die Fahrt ausgeht, dann kippt praktisch jedes Flugzeug nach vorne ab. Das ist nicht sehr praxisgerecht (denn die meisten Piloten sterben ja, weil sie unbewusst stallen, im Kurvenflug oder im Landeanflug, jedenfalls nicht im dynamischen Steigflug) aber es produziert eben auch Daten, die einem helfen den Simulator möglichst realistisch zu machen und die Stallwarnung bzw. die Protections zu optimieren.

 

 

Unterseitenauftrieb hat jeder Körper. Was den Stein vom Flugzeug unterscheidet ist der Oberseitenauftrieb!

Ja, so könnte man sagen. Was den Unterseitenauftrieb vom Oberseitenauftrieb unterscheidet, ist insbesondere der leicht um den Faktor 100 geringere Widerstand, der dabei entsteht. Mit 4000 PS im Einsitzer kann man auch auf den Oberseitenauftrieb verzichten. Was einen zu der alten Modellfliegerweisheit bringt: Mit einem hinreichend großen Motor fliegt alles.

 

 

- auch wenn ich damit im Gegensatz zur offiziellen wissentschaftlichen Erkenntnistheorie stehen sollte -

Ein Problem vieler Menschen ist, dass sie glauben es gäbe die Theorie. Es gibt verschiedene Theorien/Modelle/Phänomene die innerhalb bestimmter Grenzen auftreten, und sich zum Teil überlappen. Ich sage als Stichwort nur : Dualität des Lichts.

(Als kleiner Witz aus der Physikerecke: Einem Konditor kann man die Quantenphysik einfach erklären, er versteht sofort am Beispiel der Donauwelle dass etwas gleichzeitig Welle und Teilchen sein kann :D )

 

Unterdruck durch beschleunigte Strömung und Überdruck durch aufgestaute Strömung sind teilweise kompatible, teilweise aber auch völlig unterschiedliche Effekte. Man kann den Druck jeweils mit der selben Formel aus der Geschwindigkeit ermitteln (Bernoulli, allgemein eine Formulierung des Energieerhaltungssatzes), braucht aber völlig unterschiedliche Methoden um die Geschwindigkeit zu bestimmen.

Es ist viel einfacher zu erklören, warum ein Auto langsamer wird, wenn es gegen eine Wand fährt. Es ist schwierig zu erklären, warum es schneller fährt wenn es um ein rundes Hindernis herumfährt...

 

 

Was die Flugstabilität betrifft, kann folgende Betrachtung helfen: Stabilität herrscht, wenn der cA mit steigendem AoA ansteigt.

und wenn das Nickmoment mit steigendem AoA kopflastiger wird. Du brauchst beide Stabilitätskriterien.

Im Prinzip (im Spezialfall wenn der Schwerpunkt genau im Hauptflügelneutralpunkt liegt, und der Hauptflügel nicht gepfeilt ist) wird das Nickmoment von der Ca(AoA) Kurve des Höhenleitwerks bestimmt. Somit bedeutet "Nickmoment wird mit steigendem AoA kopflastiger" ja nichts anderes als "Ca des Höhenleitwerks wird mit steigendem AoA größer".

Nun ist das Höhenleitwerk in der Regel symmetrisch oder gar negativ gewölbt (mit gezogenem Höhenruder im Langsamflug ja sowieso) und daher zusammen mit der Einstellwinkeldifferenz quasi zu höheren AoA gegenüber den Hauptflügel parallelverschoben.

Wenn der Haupflügel stallt und der Auftrieb dort mit steigendem AoA zusammenricht, steigt der Höhenleitwerksauftrieb weiter (das Höhenleitwerk ist noch vor dem kritischen AoA), erzeugt ein kopflastiges Nickmoment und das Flugzeug kippt nach vorne ab. Doof wenn man tief ist, problemlos wenn man ein bisschen Luft unter sich hat.

Je nach Design des Flugzeugs gibt es (bei gezogenem Höhenruder und/oder schwanzlastig getrimmter Höhenflosse) auch im zweiten ansteigenden Ast der Hauptflügel-Ca-Kurve eine ansteigende Kurve der Höhenflosse (meist noch der erste Ast vor dem Camax der Höhenflosse), und man kann einen stabilen Sackflug fliegen. U.U. kann die Steigung der Höhenflossen-Ca-Kurve so groß sein, dass der Flugzustand so stabil wird, dass er mit einem Höhenruderausschlag nicht mehr zu beenden ist. Insbesondere wenn im Sackflug auch das Höhenflossenprofil schon auf dem zweiten, Unterseitendominierten Ast der Ca-Kurve sein sollte. Denn während das Profil im Bereich kleiner Anstellwinkel sehr stark auf Ruderausschläge reagiert, tut es dies oberhalb des ersten Camax kaum noch, Das Höhenleitwerk stabilisiert dann zwar genausogut wie bei anliegender Strömung (Das Flugzeug fliegt also satbil im Sackflug), das Höhenruder wirkt aber kaum noch. Dann hat man ein Problem.

Vom ersten Ast auf den zweiten Ast kann man "natürlich fallen", zurück zum ersten Ast braucht man Energie, man muss das Flugzeug soweit beschleunigen, dass der Anstellwinkel sich hinreichend verringert. Wenn man diese Energie nicht durch provozieren eines steileen Sikflugs (durch wirksames drücken) oder mit sehr viel Antriebsleistung (Fighter) zuführen kann, kommt man aus diesem Zustand nicht mehr raus.

Der nichtbeendbare Sackflug und der harmlose Sackflug sind von den physikalischen Phänomenen her identisch, die genaue Größe mancher Parameter, die genauen Kurvenverläufe des Nickmoments und des Auftriebs machen den Unterschied. Sie vor der Flugerprobung genau genug zu bestimmen ist sehr, sehr schwer bis unmöglich.

Ein paar der entscheidenden Datails für die Nickmomentenkurve ist die Auftriebsverteilung bei Pfeilflügeln, das Verhalten des Rumpfes bei hohen Anstellwinkeln (der Rumpf ist im Prinzip ja auch nur ein Flügel extrem geringer Streckung und erzeugt natürlich auch Auftrieb und ein Nickmoment) und die Lage des Höhenleitwerks relativ zum Flügelnachlauf.

Ein bisher relativ wenig untersuchtes Problem ist der Effekt großer Rümpfe und großer Triebwerke nahe am Rumpf auf den Innenflügel, was bei Pfeilflügeln sehr stark den Momentenhaushalt beeinflusst. Zu Zeiten der Grundlagenforschung waren Triebwerke sehr viel kleiner und (aus Lärmgründen) sehr viel weiter aussen installiert. Sollte bei großem AoA die Strömung zwischen Rumpf und Triebwerk sehr stark gestört werden, würde dies das Flugzeug sehr stark stabilisieren (AoA verringern = Strömung am Innenflügel liegt an = schwanzlastiges Moment, AoA erhöhen = Strömung am Innenflügel lost ab = kopflastiges Moment), um aus diesem sehr stabilen Bereich wieder rauszukommen, müsste das Höhenruder sehr wirksam sein. Gut möglich, dass hier ein Problem liegt, das ähnliche Effekte hat wie die Abschattung des Höhenleitwerks durch den Hauptflügelnachlauf. Wenn ich heute noch an der Uni wäre, würde ich dringend versuchen daran zu forschen.

 

Gruß

Ralf

Bearbeitet 23. Januar 2015 von Volume

[Hans Tobolla]

 

...Der Impulssatz aus der Physik eignet sich sehr gut, um diese erforderlichen Kräfte nun auch erklären zu können, die da am Flügel (und im Geringen Masse am Rumpf) entstehen müssen, damit die Erde den Deal mit der Erdbeschleunigung nicht gewinnt:

Extrem grob vereinfacht kann gesagt werden , dass pro Flügel (=1/2) also eine entsprechende Masse bewegt werden muss , damit sich der Effekt einstellt. Grob vereinfacht kann man sagen, dank sehr grossen Beschleunigungswerten um das Flügelprofil herum erreicht man dieses Ziel mit dem räumlichen Versetzen von deutlich weniger Luftmasse als das diskutierte Gewicht. (sträflich vereinfacht kann man sich vorstellen, dass das Produkt aus Massenstrom und Beschleunigung der Masse mit der Erdbeschleunigung entsprechen muss).

Fazit: die Kräfte sind RIESIG, durch optimale Flügelprofile sind die Strömungsgeschwindigkeiten sehr hoch.

Der in einem Lufstrom mit einem "Störkörper" zwangsläufig entstehende Karman-Wirbel wird nun sehr gross, die Aufschlagswinkel am Höhenleitwerk wechseln dauernd ab. Das bringt die Struktur zum vibrieren. Mit wie gesagt sehr grosser Energie.

 

Wenn man einen Massestrom mit einer Beschleunigung multipliziert  hat das  Ergebnis die Einheit Newton pro Sekunde, was man aber braucht sind Newton.

Vielleicht wäre es besser,  den Massestrom mit der senkrechten  Komponente der Abwindgeschwindigkeit  zu multiplizieren.   Das Ergebnis hat dann die Einheit Newton  und wirkt der Gewichtskraft genau entgegengesetzt.

 

Gruß!

 

Hans

[Volume]

 

Vielleicht wäre es besser,  den Massestrom mit der senkrechten  Komponente der Abwindgeschwindigkeit  zu multiplizieren.   Das Ergebnis hat dann die Einheit Newton  und wirkt der Gewichtskraft genau entgegengesetzt.

Was sich dann Impulssatz für stömende Medien nennt.

 

http://de.wikipedia.org/wiki/Impuls

Impuls in strömenden Medien[Bearbeiten]

Bei kontinuierlich verteilter Masse, wie beispielsweise in der Strömungsmechanik, enthält ein kleines Gebiet um den Punkt die Masse Dabei ist das Volumen des Gebietes. ist die Massendichte am Ort . Sie kann sich mit der Zeit ändern.

Der Impuls in diesem Gebiet ist Masse mal Geschwindigkeit . Massendichte mal Geschwindigkeit ist also die Impulsdichte .

Die Kontinuitätsgleichung

besagt, dass sich der Impuls in einem kleinen Gebiet nur dadurch ändern kann, dass unausgeglichen Impulsstrom in das und aus dem Gebiet strömt und dass eine Kraft wirkt.

Hier ist der erste Term auf der linken Seite die Änderung der Impulsdichte mit der Zeit und der zweite Term beschreibt die räumliche Änderung des Impulsstromes. Die rechte Seite ist die auf das Volumenelement wirkende Kraftdichte; zum Beispiel der Gradient des Drucks oder das Gewicht, .

Siehe auch: Navier-Stokes-Gleichungen

 

Gruß

Ralf

[PeterH]

...

Nun ist das Höhenleitwerk in der Regel symmetrisch oder gar negativ gewölbt (mit gezogenem Höhenruder im Langsamflug ja sowieso) und daher zusammen mit der Einstellwinkeldifferenz quasi zu höheren AoA gegenüber den Hauptflügel parallelverschoben.

Wenn der Haupflügel stallt und der Auftrieb dort mit steigendem AoA zusammenricht, steigt der Höhenleitwerksauftrieb weiter (das Höhenleitwerk ist noch vor dem kritischen AoA), erzeugt ein kopflastiges Nickmoment und das Flugzeug kippt nach vorne ab. Doof wenn man tief ist, problemlos wenn man ein bisschen Luft unter sich hat.

...

 

Völlig einverstanden, ich hatte den Einfluß des Höhenleitwerks und auch das Nickmoment des Flügels allein nicht angesprochen, nur die einfache "Regelcharakteristik" aus AoA und cA (positiv oder negativ rückgekoppelt und ohne Dämpfung).

 

Danke Dir sehr für Deine Ausführungen. Wie ich schon wiederholt gesagt habe: Hier kann man wirklich etwas lernen. :)

 

Viele Grüße

Peter

Bearbeitet 23. Januar 2015 von PeterH