Flugphysik - Auftrieb
Flugexperimente mit der Cessna
von Herbert Schatzl


Nötige Vorkenntnisse: Flug1

Was gibt's hier zu lernen?
Warum steigt das Flugzeug, wenn ich Gas gebe?
Warum kann ich mit der Cessna nicht über den Mt. Everest fliegen?
Wozu brauche ich die Landeklappen?
Den eigenen Flug mit der Sofortwiederholung ansehen.
Einen downgeloadeten Flug installieren.

Der Auftrieb ist die Kraft, die nach oben wirkt und so das Flugzeug in der Luft hält.

Wovon hängt der Auftrieb ab?
1. Von der Fläche des Flügels
2. Von der Geschwindigkeit
3. Von der Dichte der Luft
4. Von der Form des Flügels


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Punkt 1: Fläche des Flügels

Diese können wir nicht ändern. Große Flügel = großer Auftrieb. Allerdings auch großer Widerstand. Das heißt der ein schnelles Flugzeug hat kleine Flügel. Kann daher aber auch nicht sehr langsam fliegen!

 


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Punkt 2: GESCHWINDIGKEIT


Höhere Geschwindigkeit ergibt höheren Auftrieb.

Wählen sie den Flug "auftrieb1" (Download: auftrieb1.zip -3 kb) ("Download-Flug installieren": siehe unten). Das Flugzeug ist getrimmt und fliegt stabil mit konstanter Geschwindigkeit (100kt) in gleichbleibender Höhe (3000ft). Siehe Instrumente auf der rechten Seite.
Nun einige Versuche mit der Geschwindigkeit:

VERSUCH 1
GESCHWINDIGKEIT ERHÖHEN.
Geben sie Vollgas (F4-Taste) und machen sonst nichts.
Da die Geschwindigkeit (linker roter Pfeil) steigt, steigt auch der Auftrieb. Das Flugzeug steigt. (rechter roter Pfeil beim Variometer).
Leider hebt sich die Nase des Flugzeuges dabei (rote Linie im kleinen Bild). Das erhöht aber den Auftrieb wieder (Punkt 4, wird später noch ausführlich besprochen) und das Flugzeug steigt rasch.

Leider zu rasch. Die Geschwindigkeit sinkt - der Auftrieb sinkt - das Flugzeug steigt nicht mehr so rasch. Die Nase senkt sich - die Geschwindigkeit steigt - der Auftrieb steigt usw...
Es kommt zu einer Wellenbewegung beim Steigflug, die langsam immer schwächer wird.

Erst nach einiger Zeit (ca. 10 min) stabilisiert sich das Flugzeug wieder und fliegt in konstanter Höhe mit konstanter Geschwindigkeit (hier kommt Grund 3 - Dichte der Luft zum Tragen). Hier, in einer Höhe von fast 7000ft fliegt das Flugzeug mit 100kt genau waagrecht.

VERSUCH 2
GESCHWINDIGKEIT SENKEN:
Hier genau das Gegenteil. Geschw. sinkt - Auftrieb wird weniger - die Nase senkt sich - das Flugzeug sinkt - die Geschwindigkeit wir höher - der Auftrieb steigt - das Flugzeug steigt - die Geschwindigkeit sinkt - der Auftrieb wird geringer - das Flugzeug sinkt usw.
Es folgt wieder eine Wellenbewegung nach unten (Sinkflug), die sich wieder stabilisiert - wenn sie nicht vorher am Boden aufschlagen.
Laden sie den Flug neu (mit STRG+ü) und verringern sie die Leistung (6 mal kurz auf F2-Taste tippen).
Beobachten sie nun das Flugzeug. Behalten sie die Nerven, wenn sie die richtige Menge Gas weggenommen haben fliegt das Flugzeug zum Schluss 600 ft über dem Meer dahin.
Ansonsten: STRG+ü ist eine tolle Möglichkeit nach einem Absturz....

Erkenntnis:
Wenn das Flugzeug vorher getrimmt war und es ändert sich die Geschwindigkeit, dann ergibt sich automatisch eine neue staible Lage in höherer/niedrigerer Flughöhe. Es ist nur eine Frage der Zeit. Haben sie immer Geduld bei Änderungen. Machen sie kleine Änderungen und warten sie.







Flugzeug ist getrimmt.

  
Mehr Leistung = höhere Geschwindigkeit = höherer Auftrieb = Steigflug

  
Wellenbewegung beim Steigflug / stabiler Flug nach 10 Minuten Vollgas.

  
Wellenbewegung - Endzustand bei 600 ft und 95kt Geschwindigkeit.

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Punkt 3: DICHTE DER LUFT

Je dichter die Luft, um so größer ist der Auftrieb.
Je größer die Flughöhe, um so dünner ist die Luft - um so weniger Auftrieb!

VERSUCH 3
Ein Flugzeug, das für 3000ft getrimmt ist, fliegt nun in 6000ft Höhe.

Wählen sie den Flug "auftrieb2a"
(Download: auftrieb2a.zip -3 kb)
("Download-Flug installieren": siehe unten) und sehen sie zu, was das Flugzeug macht. Achten sie darauf, dass der Joystick in Neutralstellung steht. (Oder Joystick einfach abstecken).

Das Flugzeug ist bei 3000ft und 100kt waagrecht getrimmt worden. Diese Einstellung stimmt nun für 6000ft nicht mehr. Siehe die Drehzahlanzeigen rechts. Das Flugzeug verliert an Geschwindigkeit - verliert an Höhe - usw. Es kommt wieder zur Wellenbewegung abwärts. Wo glauben sie stabilisert sich das Flugzeug ?
Richtig auf 3000ft (+- 150 ft) geht das Flugzeug von selber in den konstanten Waagrechtflug.
Ist ein gescheites Ding nicht wahr? Wozu brauchen wir dann Piloten? :-)
Je höher das Flugzeug fliegt, um so geringer wird der Auftrieb.
Für unsere Cessna ist bei ca. 10000ft Schluss (je nach Gewicht, Tankinhalt schon 7000 ft). Darüber ist der Auftrieb zu gering. Der Mt. Everest ist aber über 23000ft hoch!!!

VERSUCH 4
Die Luftdichte spielt beim Start eine große Rolle:
Laden sie den Flug "auftrieb2b". (Download: auftrieb2b.zip -3 kb).

Sie befinden sich in Meigs auf Meeresnevieau. Geben sie Vollgas und probieren sie, ab welcher Geschwindigkeit das Flugzeug die Nase hebt und abhebt (= Variometer bewegt sich nach oben)..
Die Nase hebt sich bei ca. 75 kt.
Versuchen sie mittels Trimmung die maximale Steigrate für 80kt herauszufinden. Sie liegt bei ca. 900 ft (Instrumente rechts).

VERSUCH 5
Nun laden sie den Flug auftrieb2c. (Download: auftrieb2c.zip -3 kb) Sie befinden sich nun in Kathmandu (Nepal) auf 4400 ft Seehöhe. Probieren sie wieder, ab wann sich die Nase hebt.
Jetzt erst bei ca. 80 kt.
Versuchen sie mittels Trimmung die maximale Steigrate für 80kt herauszufinden. Sie liegt bei ca. 600 ft (Instrumente rechts). Das ist um 30% weniger!!!
Apropos, der Mt. Everest liegt N27° 59' E86° 55'. ca. 85 NM halb rechts (Kurs 77 Grad) vor ihnen - aber mit der Cessna unerreichbar...


VERSUCH 6
Wenn sie den Flughafen LUKLA (Nepal) auswählen, sehen sie, dass nicht einmal der Motor richtig auf Touren kommen. An Abheben ist hier kein Gedanke mehr...

 
Gas bleibt unverändert! Drehzahl bei 3000ft
  
Drehzahl bei 6000ft . Sie ist gesunken!!!!


Steigleistung in niedriger Höhe. (bei Vollgas und 80 kt ca. 900 ft/min)

  
Steigleistung in großer Höhe. (bei Vollgas und 80 kt ca. 600 ft/min)
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Punkt 4: Form des Flügels

Die Form des Flügels erzeugt den aerodynamischen Auftrieb. Je schneller um so mehr, je langsamer um so weniger. Unter einer bestimmten Geschwindigkeit (Überziehgeschwindigkeit) bricht der Auftrieb komplett zusammen = Strömungsabriss (stall).
Der grüne Bogen im Fahrtenmesser beginnt bei 50 kt. Drunter tritt der Strömungsabriss (Absturz !!) auf.

Damit aber bei der Landung noch langsamer geflogen werden kann, werden Klappen am Flügelende ausgefahren = mehr Auftrieb.
Dies ist bei großen Flugzeugen unbedingt notwendig.
Mit ausgefahrenen Klappen kann langsamer geflogen werden (weißer Bogen im Fahrtenmesser). Die Überziehgeschwindigkeit ist jetzt um die 40 kt.


Achtung: die Klappen dürfen nur im weißen Geschwindigkeitsbereich verwendet werde. Über 100 kt droht Beschädigung!!!
Die Klappen (besonders FULL) bremsen das Flugzeug!!!

Experimentieren sie mit verschiedenen Klappenstellungen den Endanflug von Flug 1.
Laden sie den Flug 1 Endanflug (Download: Flug_1_endanflug.zip 3kb).
Verändern sie die Leistung NICHT und probieren sie folgende verschiedene Landungsvarianten:

a) Geben sie Flaps 20 und kurz von der Landebahn Flaps FULL.
b) Geben sie sofort Flaps Full und versuchen zu landen...
c) Machen sie nichts . Landen sie mit Flaps 10.
d) Stellen sie Flaps auf UP und landen sie.

Sie werden sehen, wie die Flaps FULL bremsen (b). Flaps 10 dagegen bieten kaum Widerstand, man kann die Cessna auch jederzeit ohne Flaps landen - rechtzeitig genug Leistung wegnehmen...

Ach ja: Üben sie so lange, bis sie die Landung 3 mal hintereinander genau in der Mitte auf den 2. Mittellinienstreifen hinkriegen ;-) (siehe Bild):


SOFORTWIEDERHOLUNG: (FS2k, FS2k2)
Sie können sich die eigene Landung mit der Sofortwiederholung genau anschauen:
Menü: Optionen - Sofortwiederholung.. und mit OK bestätigen.
Drücken sie die Taste "S" drei mal (Modus"Beobachterflugzeug").
Dann am Nummernblock die Taste "6" drücken. Damit stellen sie die Sicht so ein wie auf dem Bild zu sehen ist.

Es gibt 2 Formen des Auftriebes:


Den aerodynamischen Auftrieb auf Grund der Form des Flügels. Je schneller das Flugzeug fliegt, um so größer ist dieser Auftrieb -siehe oben Punkt 2 (Geschwindigkeit).

Und den

Stossauftrieb, der durch die Schrägstellung des Flügels (des ganzen Flugzeuges) erreicht wird. Dieser bremst jedoch das Flugzeug stark ab.

Um kurzzeitig mehr Auftrieb zu erhalten, kann durch die KLAPPEN (FLAPS) die Form des Flügels verändert werden. Dadurch erhöht sich der Auftrieb (natürlich auch der Luftwiderstand).

Die Klappen ermöglichen nun dem Flugzeug langsamer zu fliegen als ohne ausgefahrene Klappen (clean).

:

DOWNLOAD-FLUG INSTALLIEREN:

Für FS2k/FS2k2: Zip-Dateien Runterladen!
Auf die gespeicherte Zipdatei doppelklicken.
Symbol "Extrahieren" (Nr 1) wählen.

Dann im Fenster "Ordner/Laufwerke" (Nr. 2) den Flusiordner suchen
(meist in : Programme/Microsoft Games/ Microsoft Flugsimulator......) .
Dort suchen sie den Ordner "MYFLTS" wie rechts im Bild zu sehen ist und klicken dann auf "Extrahieren"!
ACHTUNG: "Alle Dateien " muss markiert sein (rote Ellipse rechts in der Grafik).
(Es werden 2 Dateien entpackt: eine mit einer WX-Endung und die andere mit der FLT-Endung. Siehe Grafik rechts).

Fertig.
Flusi starten und Flüge-Flug auswählen - meine gespeicherten Flüge anklicken und den gespeicherten Flug auswählen.




Aktualisiert: August 2003
Autor: Schatzl Herbert
Flusischule Start