Anstellwinkel...?!

[Airbus3103]

Hi Peter,
ich stimme Dir zu auch ich habe das so gelernt. Damit noch ein bischen mehr Diskusionsstoff da ist mal die AOA Werte der B737-800.
Damit meine ich wann die Stallwarning anspricht.
Normal zwischen 13 Grad - 23,5 Grad abhängig von den Flaps.
Dieser Bereich wird vom Stall Managment Computer berechnet und zusätzlich verändert bei folgendem:
10,2 - 15,0 Grad bei LE Flap oder Slat Asym.
0,8 - 13.6 Grad bei High Thrust
2,3 - 6,7 Grad bei LE uncomanded motion
0,8 - 5,3 Grad Wing oder Engine Anti Ice on

mfG Claus

[Bengel]

Mal zur Definition, damit wir uns nicht auf verschiedenen Geleisen bewegen:

Statische Stabilität:
sagt aus, ob das Flugzeug nach Beseitigung der Störung von sich aus in den Gleichgewichtszustand zurückkehrt.

Dynamische Stabilität:
sagt aus, auf welche Weise das statisch stabile Flugzeug in den Gleichgewichtszustand zurückkehrt (gedämpft schwingend, instabil schwingend oder mit wachsender Amplitude).

Nochmals, auch wenn es keiner glauben will: die STATISCHE Stabilität ist tatsächlich vollkommen unabhängig vom Anstellwinkel, issja auch logisch, sehr wohl aber geht der Verlauf des Nickmomentes abhängig vonm Anstellwinkel ein (wir sprechen ja über die Nickbewegungen, wenn wir beim Eingangs gezeigten Bild bleiben)

[Peterle]

.. akzeptiert - darauf bezogen hab' ich auch unpräzise geschrieben. Der AoA der Tragfläche *alleine* sagt über die statische Stabilität (um die Querachse) nichts aus - erst zusammen mit Höhenflosse/-Ruder.

Die Dämpfung des "Hebelsystems" Tragfläche/Rumpf/Höhenruder (Abhängig auch von Weight und Balance), die das "Regelverhalten" (also die dynamische Stabilität) bestimmt, ergibt die von Dir beschriebenen drei Verhaltensweisen - bei positivem Wert. Es kommt noch der vierte Fall der stark negativen Dämpfung hinzu - exponentielles Abweichen vom Sollwert. Dieses ab dort, wo die Steigung der Kurve Cl versus AoA (der Tragfläche - (natürlich im Zusammenspiel mit Höhenflosse/Höhenruder) negativ wird. Im Stall.

Aber - lass uns doch die tiefe Fachdiskussion lieber durch ein paar leichtverständliche Beiträge ersetzen, die auch dem "normalen" Alltagspiloten (egal ob real oder Sim) ein bischen helfen. DIE fallen nämlich in der "letzten Kurve" vom Himmel und mancher von ihnen könnte vielleicht noch munter herumfliegen, wenn er ein bischen mehr Einsicht(!) in die Zusammenhänge hätte. Für eine theoretische PPL-Prüfung muss man nicht viel *verstehen* - da kommt man im Ernstfall mit Auswendiglernen durch. Dir würden teilweise die Haare zu Berge stehen, wenn Du hörst, was da manchmal "gelehrt" wird...

Viele Grüsse
Peter

[Bengel]

Zusatzfrage: Hat eine Tragfläche Auftrieb, die ich auf einem Bollerwagen mit 10 km/h hinter mir herziehe? Sie stammt von einem Flugzeug, dessen Stallgeschwindigkeit (clean) mit 65 km/h angegeben ist (klar: Ultraleicht ).

Tja, da fehlt was, nämlich der Anstellwinkel.

Grundsätzlich hat sie Auftrieb, wenn auch wenig, das hat ja nix mit dem Stall zu tun, erst mal wenigstens. Denn der Stall heißt ja Strömungsablösung und, wie Du geschrieben hast, überschreiten des max. Anstellwinkels mit einhergehender Minderung von cA

Mit anderen Worten: die Tragfläche produziert - wenig - Auftrieb so lange, als CAmax bzw. der gültige max. Anstellwinkel nicht überschritten wird. Die Geschwindigkeit ist nur ein Maß für die Höhe des erzeugten Auftriebes.

Frage: Warum wird beim Flugzeug eine Stall*geschwindigkeit* angegeben, wo doch die Frage nach dem Stall einzig und allein vom AoA abhängt

Ganz einfach: Der erzeugte Auftrieb ist zwar vom Anstellwinkel abhängig, aber NICHT unabhängig von der Geschwindigkeit. Der Auftrieb ist ja Auftriebsbeiwert MAL Geschwindigkeit MAL.... noch einiges wie Fläche, etc

Daher gilt: Die Stallspeed ist proportional der Wurzel aus 1/CAmax. Der Auftriebsbeiwert ist "nur" eine dimensionslose Kenngröße.

Nun ist im Cockpit sowieso ein Geschwindigkeitsmesser, warum also nicht diesen auch psychologisch/ergonomisch leicht erfassbaren Wert verwenden?

[Los Carlos]

Ganz einfach: Der erzeugte Auftrieb ist zwar vom Anstellwinkel abhängig, aber NICHT unabhängig von der Geschwindigkeit. Der Auftrieb ist ja Auftriebsbeiwert MAL Geschwindigkeit MAL.... noch einiges wie Fläche, etc

Daher gilt: Die Stallspeed ist proportional der Wurzel aus 1/CAmax. Der Auftriebsbeiwert ist "nur" eine dimensionslose Kenngröße.

Nun ist im Cockpit sowieso ein Geschwindigkeitsmesser, warum also nicht diesen auch psychologisch/ergonomisch leicht erfassbaren Wert verwenden?

Zunächst muss man mal folgende Bedingungen festlegen:
-Definiertes konstantes Gewicht
-Geradeausflug (keine Kurven, Parabeln, Abfangmanöver..)
-Konstante Klappenstellung
-Konstante Luftdichte
-keine Böen

Unter diesen Bedingungen gibt es einen eindeutigen Zusammenhang zwischen Anstellwinkel und Geschwindigkeit. Grobe Faustregel: Je langsamer man fliegt, umso mehr Anstellwinkel braucht man für konstanten Auftrieb.
Unterschreitet man die veröffentlichte Stallspeed, dann überschreitet man automatisch den maximal vernüftig nutzbaren Anstellwinkel und die Strömung reist (mehr oder weniger) ab.

Aaaaaaber: Obige Voraussetzungen sind leider nicht immer gegeben.
-Das Gewicht ein und desselben Flugzeuges kann im Extremfall um über 50% schwanken. (Sprit + Zuladung)
-Man fliegt (Gott sei Dank) nicht nur gerade aus.
-Bei Start und Landung werden durch die Klappen so ziemlich alle aerodynamischen Parameter verändert.
-Man kann unter Umständen in ganz unterschiedlichen Luftdichten fliegen. (manche versuchen die Luftdichte versehentlich in ihre Geschwindigkeitskalkulationen mit einzubeziehen (siehe Unfallbericht im Aerokurier vor einigen Monaten))

Das alles macht die Rückrechnung von Geschwindigkeit auf Anstellwinkel schon deutlich komplizierter. Manchmal fällt auch schon mal einer runter, weil er sich über die ganze Komplexität gar nicht so richtig klar ist.

Deshalb frage ich mich manchmal, warum man keine direkte Anstellwinkelanzeige in die Flugzeuge installiert. Da braucht man gar nichts zu rechnen. Man schaut auf seine Anstellwinkelanzeige und man weiss direkt wo man drann ist.
Kann doch nicht so aufwändig sein. Und wenn es nur ein Faden an einer Stange unterhalb der Fläche ist.

Wenn mir das mal einer erklären könnte ...

[Bengel]

Die von Dir gestellten Bedingungen sind allesamt überflüssig und gehen tatsächlich NICHT in den Auftrieb ein.

Der Auftrieb ist abhängig von der Flügelfläche, dem Quadrat der Geschwindigkeit, der Luftdichte und dem zum Profil gehörigen Auftriebsbeiwert.

Warum sollte die Luftdichte konstant sein müssen? Warum dürfen keine Böen auftreten? Das Gewicht hat ja auch nix mit dem erzeugten Auftrieb zu tun (allerdings mit dem erforderlichen )!

Die Rückrechnung von Geschwindigkeit auf Anstellwinkel ist eine triviale Formel (siehe meine Reihe "Flugphysik" in FXP). Eine AoA-Anzeige wäre nur ein weiteres Instrument, welches zu beobachten ist, Du hast recht, man weiß direkt ohen Umweg, woran man ist, aber notwendig isses nicht.

Anstellwinkelanzeigen gibt es, aber nicht wegen des Stalls, sondern zur Fluglagenkontrolle, die Geschwindigkeit muß trotzdem beobachtet werden (F16 ist ein gutes Beispiel, da ist die Anfluggeschwindigkeit 200kn, aushungern auf 130 kn über der Schwelle, AoA NIEMALS über 13°, optimal sind 11°, um bei harter Landung die Radbremsen nicht zu zerstören, außerdem ist eine F16 bei 15° AoA sehr labil, soweit Phil Worthen, ehemals 209th Delta Hawks)

[hpfranzen]

Und ich dachte die F-16 sei carefree.

HP

[Bengel]

Ich weiß nicht, worauf die "care free" beziehst, aber da habe ich auch für bestimmte Situationen anderes gehört.

So ist beispielsweise die Ausleitung aus dem Stall m.E. schon anspruchsvoll. Es ist das FLCS auszuschalten (immerhin ein bewußt durchzuführender Schaltvorgang, der eventuell in geringer Höhe und im Gefecht unter Streß durchzuführen ist) und das Flugzeug manuell und gefühlvoll(!) aus dem Stall "herauszuschaukeln" (Originalverb! auch ist ja im Extremfall Gefechtssituation gegeben mit erheblicher Arbeitsbelastung).

Im Landeanflug ist das Flugzeug auch nicht ohne Macken und erfordert gefühlvolles Steuern, wurde mir zumindest erzählt. Und sehr stabil soll der Vogel auf den letzten Metern nicht sein, bei 130kn und und zu großem AoA, was mir einleuchtet wegen der Nähe zum Strömungsabriß)

Da ich selber nie F16 flog, bin ich zwar auf Fremdinfos angewiesen, aber die stammen in diesem Falle von einem ehemaligen Nationalgarde-Piloten, und der wird´s hoffentlich wissen.....

[Peterle]

... kleine Skizze, die die Zusammenhänge von Pitch, Bahnvektor (Anströmung) und Anstellwinkel AoA vielleicht ein wenig verdeutlicht. Ein kleines, rotes Flugzeug brettert 45 Grand abwärts und hat einen Pitch (Winkel der Flugzeug-Längsachse zur Horizontalen) von -15 Grad

Ich versuche noch, ein Bildchen für die Nick-Stabilität hinzubekommen...

Erstmal, weil die Arbeit ruft

Peter

[Bengel]

Warum ist die Anströmung 45° eingetragen? AoA ist die Anströmung, und die beträgt ja in Deiner Skizze 30°, oder? Pitch ist in diesem Zusammenhang überflüssig, weil aerodynamisch ohne Einfluß (wollen wir mal die lineare Abhängigkeit der Größen Pitch, Einstellwinkel und Anstellwinkel in der Erklärung vernachlässigen, weil ja alles irgendwie das Selbe ist, wenn man entsprechend addiert oder subtrahiert).

Ob der Flieger rauf oder runter fliegt weiß die Luft ja nicht mal, sie strömt ahnungslos vor sich hin, bis sie auf die Tragfläche trifft, und zwar mit dem AoA ("A"ngle "o"f "A"ttack = Anströmwinkel), in diesem Falle 30°. (naja, genaugenommen strömt natürlich nicht die Luft, sondern die Fläche bewegt sich )

Daß die Flugbegleiter den Getränkewagen auf dem Weg zum Heck mächtig schieben müssen, issja gut für die Muskulatur und strafft das Gewebe (Stichwort Cellulite) ... aber aerodyn. belanglos