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Dynamischer Segelflug ist eine Flugtechnik bei der ein Vogel oder ein Flugzeug aus der Windscherung also einem nicht kon

Dynamischer Segelflug

Dynamischer Segelflug ist eine Flugtechnik, bei der ein Vogel oder ein Flugzeug aus der Windscherung, also einem nicht konstanten Windfeld, Energie gewinnen kann. Hierbei versucht der Vogel oder der Pilot des Flugzeugs, die Flugbahn so zu wählen, dass der Energiegewinn (infolge der Windscherung) den Energieverlust (infolge des Strömungswiderstands) im zeitlichen Mittel übertrifft.

Ein Flugzeug fliegt auf einer (örtlich konstanten) geneigten Kreisbahn in einem Windfeld und kann damit seine Energie erhöhen. Energiegewinn infolge der Windscherung entsteht auf denjenigen Abschnitten der Flugbahn, wo die Windkomponente in Anströmrichtung −u zunimmt, und das heißt formelmäßig .

Unter Ausnutzung des Dynamischen Segelflugs können Albatrosse wenige Meter über dem Meer fliegend sehr weite Strecken zurücklegen. Der Dynamische Segelflug wird auch von Segelflugmodell-Piloten praktiziert. Während der Albatros den Energiegewinn zur Fortbewegung ausnutzt, wird im Dynamischen Segelflug mit Segelflugmodellen der Energiegewinn ausgenutzt, um auf einer örtlich näherungsweise konstanten Bahn immer schneller zu fliegen.

Funktionsprinzip Bearbeiten

Animation zum Zwei-Schichten-Modell

Ein einfaches Modell, an dem sich das Funktionsprinzip des Dynamischen Segelflugs erklären lässt, besteht aus zwei Luftschichten mit unterschiedlicher Windgeschwindigkeit: Das Flugzeug fliegt darin zyklisch von einer Schicht in die andere und durchstößt wiederholt die Trennschicht zwischen den Luftschichten. Weiter unten wird dieses Zwei-Schichten-Modell genauer beschrieben, in Kürze: Beim Durchstoßen der Trennschicht bleibt die Geschwindigkeit über dem Boden wegen der Impulserhaltung konstant, es ändert sich aber jeweils die Geschwindigkeit gegenüber der Luft. Bei den Wenden bleibt die Geschwindigkeit in der Luft konstant, während die Grundgeschwingdigkeit ihr Vorzeichen wechselt. Im reibungsfreien Idealfall würde das Flugzeug mit jedem Zyklus das Doppelte der Geschwindigkeitsdifferenz der beiden Luftschichten an Geschwindigkeit gewinnen. Im Allgemeinen wird der Gewinn an kinetischer Energie (oder Höhe) jedoch durch Reibungsverluste deutlich geringer ausfallen.

Zwei-Schichten-Modell Bearbeiten

Der Energiegewinn des Flugzeugs lässt sich an einem Zwei-Schichten-Modell verdeutlichen.

Modellannahmen Bearbeiten

2-Schichten-Modell: Ein Flugzeug durchfliegt zwei Schichten mit verschiedener Windgeschwindigkeit.
  • Schreibweise: v sei der Betrag des Geschwindigkeitsvektors über Grund, w sei der Betrag des Windgeschwindigkeitsvektors.
  • Unterhalb einer Trennschicht herrsche kein Wind, d. h. w=0. Oberhalb der Schicht herrsche Wind w nach rechts.
  • Das Flugzeug erzeuge, während es entweder über oder unter (aber nicht in) der Trennschicht fliegt, keinen Widerstand.
  • Beim Durchfliegen der Trennschicht bleiben die Luftkräfte unabhängig von der Trennschichtdicke beschränkt.
  • Das Flugzeug durchfliege die Trennschicht wie dargestellt unter sehr kleinem Winkel.

Zwei verschiedene Zustandsänderungen Bearbeiten

Das Flugzeug erlebt zwei verschiedene Zustandsänderungen:

  1. Das Fliegen entweder nur innerhalb der oberen oder nur innerhalb der unteren Schicht (ohne Berührung der Trennschicht) auf einem beliebigen Flugweg: Während das Flugzeug sich innerhalb einer dieser Schichten aufhält, verfügt es (da es keine Reibung gibt) über eine zeitlich konstante Gesamtenergie, die sich zusammensetzt aus der potentiellen und der kinetischen Energie (gegenüber Luft), nämlich E / m = 0,5 u u + g h. Das bedeutet, dass das Flugzeug an zwei verschiedenen Punkten, die auf derselben Höhe z liegen, immer dieselbe Geschwindigkeit ggü. Luft hat – unabhängig von seiner Flugrichtung. Dass E / m = 0,5 u u + g h für das Fliegen innerhalb einer Schicht eine Erhaltungsgröße ist, sieht man auch daran, dass die rechte Seite der letzten Gleichung im Abschnitt „Beschreibung mit Energiebilanz“ für das Fliegen in einer Schicht mit konstantem Wind (wie hier gegeben) gleich Null ist.
  2. Das Durchstoßen der Trennschicht: Beim Durchfliegen der Trennschicht bleibt der Impuls, also die Geschwindigkeit ggü. Grund, erhalten. Dies liegt daran, dass die (Widerstands-)Kraft, die beim Durchfliegen der Schicht auf das Flugzeug wirkt, endlich ist und dass gleichzeitig die Zeitdauer des Durchfliegens der Schicht sehr gering ist, siehe hierzu Kraftstoß. Die Schicht kann schließlich in Gedanken immer dünner gemacht werden (und/oder das Flugzeug immer schneller), bis sich der Impuls des Flugzeugs beim Durchfliegen überhaupt nicht ändert, so dass v konstant bleibt.

Beschreibung der Zustände an vier Stellen Bearbeiten

  • Stelle 1: Einfliegen in die Trennschicht: Geschwindigkeit ggü. Grund ist (Anfangsgeschwindigkeit). Da kein Wind ist, ist die Geschwindigkeit ggü. Luft .
  • Stelle 2: Die Geschwindigkeit ggü. Luft ist angestiegen auf , Geschwindigkeit über Grund weiterhin (Flugzeug fliegt nach links und hat Gegenwind).
  • Stelle 3: Hier ist und (Flugzeug fliegt nach rechts und hat Rückenwind, vorher flog es nach links mit ).
  • Stelle 4: Nun ist und (unabhängig von der Flugrichtung).

Dieser Prozess lässt sich nun wiederholen. Die kinetische Energie des Flugzeugs steigt dabei immer weiter an. Je nachdem, ob man die kinetische Energie in einem Inertialsystem (etwa „über Grund“) betrachtet oder jeweils gegenüber der lokalen Luft (siehe nächster Abschnitt), findet der Energiezuwachs in der (oberen) Kehre statt (elastischer Stoß) bzw. jeweils bei der plötzlichen Zunahme des Fahrtwindes beim Übergang in die andere Luftschicht.

Energiebilanz Bearbeiten

Der Energiegewinn des Flugzeugs lässt sich auch durch Auswertung des Impulssatzes verdeutlichen.

Bezugssystem, Geschwindigkeiten und Kräfte Bearbeiten

Das Bezugssystem sei bis auf die Erdbeschleunigung frei von Scheinkräften. Es kann ein mit dem Erdboden verbundenes Koordinatensystem sein („über Grund“) oder eines, das sich mit der mittleren Geschwindigkeit des Windes konstant bewegt.

In einem solchen Bezugssystem seien der Geschwindigkeitsvektor des Flugzeugs und der Geschwindigkeitsvektor der Luft an dem Ort, an dem sich das Flugzeug jeweils gerade befindet, sodass die Airspeed ist. Die für den Effekt wesentliche zeitliche Ableitung der Geschwindigkeit , , enthält sowohl die tatsächliche zeitliche Änderung des Windfeldes als auch den meist dominierenden Beitrag der Richtungsableitung.

Auftrieb und Widerstand werden als spezifische Größen (Einheit N/kg) verwendet, also als Beschleunigungen wie die Erdbeschleunigung , sodass sich die Masse des Flugzeugs herauskürzen lässt.

Der Widerstand ist definitionsgemäß parallel zur Anströmung und der Auftrieb senkrecht dazu. Letzteres lässt sich mittels Skalarprodukt so ausdrücken:

Impuls und Energiebilanz Bearbeiten

Nach dem Impulssatz gilt

also

Um eine Energiebilanz zu gewinnen, wird die letzte Gleichung skalar mit multipliziert und eingesetzt. Es folgt

Einsetzen von v=w+u liefert

Wird der Betrag von mit g bezeichnet und die zu parallele Komponente der Geschwindigkeit als Änderungsrate der Höhe geschrieben, so ist Damit erhält man

Anwendung der Produktregel ergibt eine Bilanz der ‚spezifischen Energie gegenüber Luft‘

Ebenfalls nützlich ist die Darstellung

Auswertung des Ergebnisses Bearbeiten

Die ‚spezifische Energie gegenüber Luft‘ ist die Summe aus ‚kinetischer Energie gegenüber Luft‘ und potentieller Energie. Diese Energie ist die für Segelflugzeuge (oder Vögel) bedeutende. Ein Überschuss an ‚kinetischer Energie gegenüber Luft‘ (zu hohe Geschwindigkeit gegenüber Luft) kann in Höhe umgewandelt werden und umgekehrt. Aus diesem Grund zeigen auch Variometer die Änderung genau dieser Energie an (bis auf den Faktor mg).

Die zeitliche Veränderung der ‚spezifischen Energie gegenüber Luft‘ wird durch die drei Terme auf der rechten Seite beeinflusst: Der erste Summand ist die spezifische Leistung aufgrund des Widerstands. Dieser Term ist immer negativ. Der mittlere Summand ist die spezifische Leistung aus Aufwind oder Abwind. Bei Aufwind ist . Das heißt, Aufwinde erhöhen die Energie des Flugzeugs. Der rechte Summand ist die spezifische Leistung infolge der Windscherung. Er zeigt, dass Energiegewinn aus der Windscherung auf denjenigen Abschnitten der Flugbahn entsteht, wo die Windkomponente in Anströmrichtung −u zunimmt, d. h. dort wo .

An der letzten Gleichung erkennt man: Zeigt der Vektor der Gesamt-Luftkraft (Beschleunigung) in Richtung von w (der Windgeschwindigkeit gegenüber dem mittleren Wind), so erhöht dies die Energie 1/2 v·v + gh. Um Fehlinterpretationen zu vermeiden, sollten v und w als Geschwindigkeiten relativ zur mittleren Windgeschwindigkeit definiert sein.

Geeignete Flugbahnen Bearbeiten

Nicht bei jeder Flugbahn lässt sich Energie aus einem Windfeld gewinnen. Sondern bei gegebenem Windfeld und Flugzeug lassen sich Flugbahnen dahingehend vergleichen, wie groß der Energiegewinn (pro Zeit) ist.

Wenn ein horizontaler, richtungskonstanter, aber mit der Höhe zunehmender Wind weht, wie im obigen Bild dargestellt, eignet sich als Flugbahn z. B. ein geneigter Kreis, dessen tiefster Punkt gleichzeitig der am weitesten windabwärts liegende ist. Der obere Halbkreis kann ‚umgeklappt‘ werden, so dass sich ein Albatros oder Flugzeug auch quer zur Windrichtung fortbewegen kann.

Auch wenn der Wind vertikal weht und nicht konstant ist (wie z. B. in einem Aufwindfeld), kann das Flugzeug aus dieser Scherung Energie gewinnen: Wenn z. B. das Aufwindfeld in seinem Innern stark ist und zum Rand hin schwächer wird, ist es günstiger, ‚nach unten‘ in das Aufwindfeld einzufliegen und ‚nach oben‘ aus ihm herauszufliegen als umgekehrt.

Literatur Bearbeiten

  • Thomas, Fred: Fundamentals of Sailplane Design. College Park Press, 1999, ISBN 978-0-9669553-0-9 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Lord Rayleigh: The Soaring of Birds. In: Nature. Band 27, 1883, S. 534–535, doi:10.1038/027534a0 (nature.com [PDF; abgerufen am 2. Dezember 2014]).
  2. J. A. Wilson: Sweeping flight and soaring by albatrosses. In: Nature. Band 257, 1975, S. 307–308, doi:10.1038/257307a0 (nature.com [abgerufen am 2. Dezember 2014]).
  3. H. Weimerskirch, T. Guionnet, J. Martin, S. A. Shaffer, D. P. Costa: Fast and fuel efficient? Optimal use of wind by flying albatrosses. In: The Royal Society Proceedings B. Band 267, Nr. 1455, 2000, doi:10.1098/rspb.2000.1223 (royalsocietypublishing.org [abgerufen am 2. Dezember 2014]).
  4. Gottfried Sachs: Minimum shear wind strength required for dynamic soaring of albatrosses. In: IBIS - international journal of avian science. Band 147, 2005, S. 1–10, doi:10.1111/j.1474-919x.2004.00295.x.
  5. Alexander Knoll: Untersuchung zum bemannten Dynamischen Segelflug. Herbert Utz Verlag Wissenschaft, 1995, ISBN 3-931327-95-7 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  6. ingo Martin: Dynamischer Segelflug für Kleinfluggeräte. (PDF, 5,6 MB) Studienarbeit. Institut für Flugsystemdynamik, RWTH Aachen, 11. April 2011, abgerufen am 8. Dezember 2014.
  7. Dynamischer Segelflug. RC-Network.de, abgerufen am 8. Dezember 2014.
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Dynamischer Segelflug ist eine Flugtechnik bei der ein Vogel oder ein Flugzeug aus der Windscherung also einem nicht konstanten Windfeld Energie gewinnen kann Hierbei versucht der Vogel oder der Pilot des Flugzeugs die Flugbahn so zu wahlen dass der Energiegewinn infolge der Windscherung den Energieverlust infolge des Stromungswiderstands im zeitlichen Mittel ubertrifft Ein Flugzeug fliegt auf einer ortlich konstanten geneigten Kreisbahn in einem Windfeld und kann damit seine Energie erhohen Energiegewinn infolge der Windscherung entsteht auf denjenigen Abschnitten der Flugbahn wo die Windkomponente in Anstromrichtung u zunimmt und das heisst formelmassig w u gt 0 displaystyle dot mathbf w cdot mathbf u gt 0 Unter Ausnutzung des Dynamischen Segelflugs konnen Albatrosse wenige Meter uber dem Meer fliegend sehr weite Strecken zurucklegen 1 2 3 4 Der Dynamische Segelflug wird auch von Segelflugmodell Piloten praktiziert Wahrend der Albatros den Energiegewinn zur Fortbewegung ausnutzt wird im Dynamischen Segelflug mit Segelflugmodellen der Energiegewinn ausgenutzt um auf einer ortlich naherungsweise konstanten Bahn immer schneller zu fliegen Inhaltsverzeichnis 1 Funktionsprinzip 2 Zwei Schichten Modell 2 1 Modellannahmen 2 2 Zwei verschiedene Zustandsanderungen 2 3 Beschreibung der Zustande an vier Stellen 3 Energiebilanz 3 1 Bezugssystem Geschwindigkeiten und Krafte 3 2 Impuls und Energiebilanz 3 3 Auswertung des Ergebnisses 3 4 Geeignete Flugbahnen 4 Literatur 5 Weblinks 6 EinzelnachweiseFunktionsprinzip Bearbeiten nbsp Animation zum Zwei Schichten ModellEin einfaches Modell an dem sich das Funktionsprinzip des Dynamischen Segelflugs erklaren lasst besteht aus zwei Luftschichten mit unterschiedlicher Windgeschwindigkeit Das Flugzeug fliegt darin zyklisch von einer Schicht in die andere und durchstosst wiederholt die Trennschicht zwischen den Luftschichten Weiter unten wird dieses Zwei Schichten Modell genauer beschrieben in Kurze Beim Durchstossen der Trennschicht bleibt die Geschwindigkeit uber dem Boden wegen der Impulserhaltung konstant es andert sich aber jeweils die Geschwindigkeit gegenuber der Luft Bei den Wenden bleibt die Geschwindigkeit in der Luft konstant wahrend die Grundgeschwingdigkeit ihr Vorzeichen wechselt Im reibungsfreien Idealfall wurde das Flugzeug mit jedem Zyklus das Doppelte der Geschwindigkeitsdifferenz der beiden Luftschichten an Geschwindigkeit gewinnen Im Allgemeinen wird der Gewinn an kinetischer Energie oder Hohe jedoch durch Reibungsverluste deutlich geringer ausfallen 5 6 7 Zwei Schichten Modell BearbeitenDer Energiegewinn des Flugzeugs lasst sich an einem Zwei Schichten Modell verdeutlichen Modellannahmen Bearbeiten nbsp 2 Schichten Modell Ein Flugzeug durchfliegt zwei Schichten mit verschiedener Windgeschwindigkeit Schreibweise v sei der Betrag des Geschwindigkeitsvektors uber Grund w sei der Betrag des Windgeschwindigkeitsvektors Unterhalb einer Trennschicht herrsche kein Wind d h w 0 Oberhalb der Schicht herrsche Wind w nach rechts Das Flugzeug erzeuge wahrend es entweder uber oder unter aber nicht in der Trennschicht fliegt keinen Widerstand Beim Durchfliegen der Trennschicht bleiben die Luftkrafte unabhangig von der Trennschichtdicke beschrankt Das Flugzeug durchfliege die Trennschicht wie dargestellt unter sehr kleinem Winkel Zwei verschiedene Zustandsanderungen Bearbeiten Das Flugzeug erlebt zwei verschiedene Zustandsanderungen Das Fliegen entweder nur innerhalb der oberen oder nur innerhalb der unteren Schicht ohne Beruhrung der Trennschicht auf einem beliebigen Flugweg Wahrend das Flugzeug sich innerhalb einer dieser Schichten aufhalt verfugt es da es keine Reibung gibt uber eine zeitlich konstante Gesamtenergie die sich zusammensetzt aus der potentiellen und der kinetischen Energie gegenuber Luft namlich E m 0 5 u u g h Das bedeutet dass das Flugzeug an zwei verschiedenen Punkten die auf derselben Hohe z liegen immer dieselbe Geschwindigkeit ggu Luft hat unabhangig von seiner Flugrichtung Dass E m 0 5 u u g h fur das Fliegen innerhalb einer Schicht eine Erhaltungsgrosse ist sieht man auch daran dass die rechte Seite der letzten Gleichung im Abschnitt Beschreibung mit Energiebilanz fur das Fliegen in einer Schicht mit konstantem Wind wie hier gegeben gleich Null ist Das Durchstossen der Trennschicht Beim Durchfliegen der Trennschicht bleibt der Impuls also die Geschwindigkeit ggu Grund erhalten Dies liegt daran dass die Widerstands Kraft die beim Durchfliegen der Schicht auf das Flugzeug wirkt endlich ist und dass gleichzeitig die Zeitdauer des Durchfliegens der Schicht sehr gering ist siehe hierzu Kraftstoss Die Schicht kann schliesslich in Gedanken immer dunner gemacht werden und oder das Flugzeug immer schneller bis sich der Impuls des Flugzeugs beim Durchfliegen uberhaupt nicht andert so dass v konstant bleibt Beschreibung der Zustande an vier Stellen Bearbeiten Stelle 1 Einfliegen in die Trennschicht Geschwindigkeit ggu Grund ist v v 1 displaystyle v v 1 nbsp Anfangsgeschwindigkeit Da kein Wind ist ist die Geschwindigkeit ggu Luft u v v 1 displaystyle u v v 1 nbsp Stelle 2 Die Geschwindigkeit ggu Luft ist angestiegen auf u v w displaystyle u v w nbsp Geschwindigkeit uber Grund weiterhin v v 1 displaystyle v v 1 nbsp Flugzeug fliegt nach links und hat Gegenwind Stelle 3 Hier ist u v 1 w displaystyle u v 1 w nbsp und v v 1 2 w displaystyle v v 1 2w nbsp Flugzeug fliegt nach rechts und hat Ruckenwind vorher flog es nach links mit v v 1 displaystyle v v 1 nbsp Stelle 4 Nun ist u v 1 2 w displaystyle u v 1 2w nbsp und v v 1 2 w displaystyle v v 1 2w nbsp unabhangig von der Flugrichtung Dieser Prozess lasst sich nun wiederholen Die kinetische Energie des Flugzeugs steigt dabei immer weiter an Je nachdem ob man die kinetische Energie in einem Inertialsystem etwa uber Grund betrachtet oder jeweils gegenuber der lokalen Luft siehe nachster Abschnitt findet der Energiezuwachs in der oberen Kehre statt elastischer Stoss bzw jeweils bei der plotzlichen Zunahme des Fahrtwindes beim Ubergang in die andere Luftschicht Energiebilanz BearbeitenDer Energiegewinn des Flugzeugs lasst sich auch durch Auswertung des Impulssatzes verdeutlichen Bezugssystem Geschwindigkeiten und Krafte Bearbeiten Das Bezugssystem sei bis auf die Erdbeschleunigung frei von Scheinkraften Es kann ein mit dem Erdboden verbundenes Koordinatensystem sein uber Grund oder eines das sich mit der mittleren Geschwindigkeit des Windes konstant bewegt In einem solchen Bezugssystem seien v displaystyle mathbf v nbsp der Geschwindigkeitsvektor des Flugzeugs und w displaystyle mathbf w nbsp der Geschwindigkeitsvektor der Luft an dem Ort an dem sich das Flugzeug jeweils gerade befindet sodass u v w displaystyle mathbf u mathbf v mathbf w nbsp die Airspeed ist Die fur den Effekt wesentliche zeitliche Ableitung der Geschwindigkeit w displaystyle mathbf w nbsp w displaystyle dot mathbf w nbsp enthalt sowohl die tatsachliche zeitliche Anderung des Windfeldes als auch den meist dominierenden Beitrag der Richtungsableitung Auftrieb A displaystyle mathbf A nbsp und Widerstand W displaystyle mathbf W nbsp werden als spezifische Grossen Einheit N kg verwendet also als Beschleunigungen wie die Erdbeschleunigung g displaystyle mathbf g nbsp sodass sich die Masse des Flugzeugs herauskurzen lasst Der Widerstand ist definitionsgemass parallel zur Anstromung u displaystyle mathbf u nbsp und der Auftrieb senkrecht dazu Letzteres lasst sich mittels Skalarprodukt so ausdrucken A u 0 displaystyle mathbf A cdot mathbf u 0 nbsp Impuls und Energiebilanz Bearbeiten Nach dem Impulssatz gilt m v m A m W m g displaystyle m dot mathbf v m mathbf A m mathbf W m mathbf g nbsp also v A W g displaystyle dot mathbf v mathbf A mathbf W mathbf g nbsp Um eine Energiebilanz zu gewinnen wird die letzte Gleichung skalar mit u displaystyle mathbf u nbsp multipliziert und A u 0 displaystyle mathbf A cdot mathbf u 0 nbsp eingesetzt Es folgt v u W u g u displaystyle dot mathbf v cdot mathbf u mathbf W cdot mathbf u mathbf g cdot mathbf u nbsp Einsetzen von v w u liefert w u u W u g v w displaystyle dot mathbf w dot mathbf u cdot mathbf u mathbf mathbf W cdot mathbf u mathbf g cdot mathbf v mathbf w nbsp Wird der Betrag von g displaystyle mathbf g nbsp mit g bezeichnet und die zu g displaystyle mathbf g nbsp parallele Komponente der Geschwindigkeit als Anderungsrate der Hohe geschrieben so ist g v g h displaystyle mathbf g cdot mathbf v g dot h nbsp Damit erhalt man u u g h W u g w w u displaystyle dot mathbf u cdot mathbf u g dot h mathbf W cdot mathbf u mathbf g cdot mathbf w dot mathbf w cdot mathbf u nbsp Anwendung der Produktregel ergibt eine Bilanz der spezifischen Energie gegenuber Luft d d t u u 2 g h W u Widerstand g w Aufwind Abwind w u Windscherung displaystyle frac d dt left frac mathbf u cdot mathbf u 2 gh right quad underbrace mathbf W cdot mathbf u text Widerstand underbrace mathbf g cdot mathbf w text Aufwind Abwind underbrace dot mathbf w cdot 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mittlere Summand ist die spezifische Leistung aus Aufwind oder Abwind Bei Aufwind ist g w gt 0 displaystyle mathbf g cdot mathbf w gt 0 nbsp Das heisst Aufwinde erhohen die Energie des Flugzeugs Der rechte Summand ist die spezifische Leistung infolge der Windscherung Er zeigt dass Energiegewinn aus der Windscherung auf denjenigen Abschnitten der Flugbahn entsteht wo die Windkomponente in Anstromrichtung u zunimmt d h dort wo w u gt 0 displaystyle dot mathbf w cdot mathbf u gt 0 nbsp An der letzten Gleichung erkennt man Zeigt der Vektor der Gesamt Luftkraft Beschleunigung in Richtung von w der Windgeschwindigkeit gegenuber dem mittleren Wind so erhoht dies die Energie 1 2 v v gh Um Fehlinterpretationen zu vermeiden sollten v und w als Geschwindigkeiten relativ zur mittleren Windgeschwindigkeit definiert sein Geeignete Flugbahnen Bearbeiten Nicht bei jeder Flugbahn lasst sich Energie aus einem Windfeld gewinnen Sondern bei gegebenem Windfeld und Flugzeug lassen sich Flugbahnen dahingehend vergleichen wie gross der Energiegewinn pro Zeit ist Wenn ein horizontaler richtungskonstanter aber mit der Hohe zunehmender Wind weht wie im obigen Bild dargestellt eignet sich als Flugbahn z B ein geneigter Kreis dessen tiefster Punkt gleichzeitig der am weitesten windabwarts liegende ist Der obere Halbkreis kann umgeklappt werden so dass sich ein Albatros oder Flugzeug auch quer zur Windrichtung fortbewegen kann Auch wenn der Wind vertikal weht und nicht konstant ist wie z B in einem Aufwindfeld kann das Flugzeug aus dieser Scherung Energie gewinnen Wenn z B das Aufwindfeld in seinem Innern stark ist und zum Rand hin schwacher wird ist es gunstiger nach unten in das Aufwindfeld einzufliegen und nach oben aus ihm herauszufliegen als umgekehrt Literatur BearbeitenThomas Fred Fundamentals of Sailplane Design College Park Press 1999 ISBN 978 0 9669553 0 9 eingeschrankte Vorschau in der Google Buchsuche Weblinks Bearbeitenrcspeeds com Modellflieger Website Spencer Lisenby The 835 km h Sailplane and Dynamic Soaring Konferenzbeitrag zum Big Techday 10 Munchen 2 Juni 2017 YouTube Video Einzelnachweise Bearbeiten Lord Rayleigh The Soaring of Birds In Nature Band 27 1883 S 534 535 doi 10 1038 027534a0 nature com PDF abgerufen am 2 Dezember 2014 J A Wilson Sweeping flight and soaring by albatrosses In Nature Band 257 1975 S 307 308 doi 10 1038 257307a0 nature com abgerufen am 2 Dezember 2014 H Weimerskirch T Guionnet J Martin S A Shaffer D P Costa Fast and fuel efficient Optimal use of wind by flying albatrosses In The Royal Society Proceedings B Band 267 Nr 1455 2000 doi 10 1098 rspb 2000 1223 royalsocietypublishing org abgerufen am 2 Dezember 2014 Gottfried Sachs Minimum shear wind strength required for dynamic soaring of albatrosses In IBIS international journal of avian science Band 147 2005 S 1 10 doi 10 1111 j 1474 919x 2004 00295 x Alexander Knoll Untersuchung zum bemannten Dynamischen Segelflug Herbert Utz Verlag Wissenschaft 1995 ISBN 3 931327 95 7 eingeschrankte Vorschau in der Google Buchsuche ingo Martin Dynamischer Segelflug fur Kleinfluggerate PDF 5 6 MB Studienarbeit Institut fur Flugsystemdynamik RWTH Aachen 11 April 2011 abgerufen am 8 Dezember 2014 Dynamischer Segelflug RC Network de abgerufen am 8 Dezember 2014 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Dynamischer Segelflug amp oldid 207346525