Anstellwinkel

[Simeon S]

Obwohl dieser Ordner schon etwas nach unten gerutscht ist, wollte ich
nochmal die Sache mit dem Lastvielfachen aufgreifen, nachdem ich jetzt
wieder mal Lust und Zeit hatte, darüber nachzudenken.

Um eine einfache Betrachtung zu ermöglichen, beziehe ich mich nur auf die
Beschleunigung in Richtung der vertikalen Flugzeugachse (z-Achse). Das
Lastvielfache ist dann als Quotient von Auftriebskraft durch Gewichtskraft
definiert: N=A/G. Im stationären Geradeausflug ist A=G und damit das
Lastvielfache (oder die G-Kraft) gleich 1 (bzw. 1G). Fliegt man ein Manöver
(z.B. Abfangen Sinkflug in Geradeausflug oder Beginn eines Steigfluges) ist
A>G und dementsprechend das Lastvielfache größer 1. A wiederum ist
rho/2*v^2*S*CA_alpha*alpha . Daraus folgt N=rho*v^2*S*CA_alpha*alpha/(2*G).
Also ist bei konstanter Geschwindigkeit das Lastvielfache direkt
proportional zum Anstellwinkel alpha (N~alpha). Ich brauche um ein größeres
Lastviefaches zu erreichen auch einen größeren Anstellwinkel (rho, CA_alpha
und G sind sowieso konstant).
Doch nun zurück zum Stall: der Flügel stallt dann, wenn CAmax erreicht ist
und damit ist wie wir schon erörtert haben ein fester Anstellwinkel
alpha_max verbunden. Fliegen wir mit 1G, ist A=G und wir können unsere
herkömmliche Stallspeed mit alpha_max berechnen. Fliegen wir allerdings
größere Lastvielfache erhöht sich die Stallspeed, denn alpha_max ist
konstant und damit N~v^2. Bei einem Lastvielfachen von 2 erhöht sich damit
die Stallspeed um das "Wurzel 2 fache" (*1.4) usw. Das ist dann der von
Peter beschriebene Accelerated Stall und somit hatte auch Marc recht, der
vermutete, daß die Stallgeschwindigkeit neben dem max. Anstellwinkel auch
vom Lastvielfachen abhängt.

Man sieht dies auch sehr deutlich in den gebrächlichen
Geschwindigkeits-Lastvielfachen Diagrammen (Bild). Die linke "vertikale" Grenzkurve
zeigt welches max. Lastvielfache bei einer bestimmten Geschwind geflogen
werden kann, weil sonst das Flugzeug stallt. Bei höheren Geschwindigkeiten
wird das max. Lastvielfache durch die Grenzen der Stukturbelastbarkeit
erreicht. Somit kann allerdings das was Hans-Peter bezügl. dem
Abreißverhalten von Airlinern gehört hat, nicht stimmen. Ein Airliner wird
bei hohen Geschwindigkeiten bei 2.5g noch nicht stallen, weil die
Stallgrenze (über der Geschwindigkeit) schnell steil nach oben geht. Einen
Schutz gegen Überlastung bieten dann angepaßt dimensionierte Steuerflächen,
Flugregelungssysteme und nicht zuletzt der Pilot selbst.

Hohe Lastvielfache treten natürlich nicht nur bei vertikalen Manövern auf,
sondern beispielsweise auch im Kurvenflug. Fliegt man Steilkurven allein mit
dem Höhenruder bei konstanter Höhe, entspricht das Lastvielfache genau
1/cos(Rollwinkel). Somit hat man bei bei 60° Rollwinkel (od. Bank Angle) 2G,
bei 75.5° 4G und bei 83.6° 9G (für den der mit einem entsprechenden
Untersatz unterwegs ist ).

Happy landings,

Simeon