Aerodynamische Frage

Vor ein paar Tagen war ich mit elf befreundeten Piloten und unseren sechs Fliegern in Frankreich. Beim Start in Lyon hatten wir exakt Gegenwind und mussten gleich nach dem Start um 180 nach links drehen und parallel zur Startbahn mit Rückenwind den Platz verlassen.

Kurz vor dem Start erinnerte uns einer der Piloten daran, wegen des Gegenwindes nicht zu schnell „in den Wind“ abzudrehen, weil dies eine gefährliche Situation wäre.

Ich widersprach ihm und sagte, dass dies bei Windstille nicht weniger gefährlich sei.

In der Gruppe entstand eine mehrere Tage lang anhaltende Diskussion. Es ließ sich niemand von meiner Meinung überzeugen – und dies ist um so überraschender, als dass in der Gruppe zwei Fluglehrer, ein Kapitän einer Airline, der Besitzer einer Flugschule und der CEO einer nationalen Airline waren.

Ihre Argumente waren:

(1) Die kinetische Energie reiche nicht aus, um von Gegenwind schnell in den Rückenwind zu kehren, man müsste dem Propeller Zeit geben, diese Energie aufzubauen.

(2) Ein Unfallbericht eines abgestürzten Motorseglers weise genau das zu schnelle Eindrehen in den Rückenwind als Absturzursache aus. Also sei es eine gefährliche Situation.

(3) Jeder Pilot eines Jets wisse, wie beim Eindrehen in den Rückenwind die Airspeed abnehme, weil man das im Airliner schneller spüre als in einer unsensiblen Propellermaschine.

(4) Jeder Pilot müsse wissen, wie gefährlich das sei.

Ich behaupte, beim Eindrehen in den Rückenwind ändert sich die (einzig entscheidende) Airspeed nicht mehr oder weniger als beim Fliegen derselben Kurve bei Windstille. Die Gefahr liegt nur im Fliegen von zu enge Kurven, nicht aber daran, ob (homogener) Wind herrsche oder nicht. Schließlich kann das fliegende Flugzeug nicht wissen kann, ob die Luft, in der es fliegt, sich bewegt (=Wind) oder nicht (=Windstille).

Da keiner (!) der mitfliegenden Piloten sich von meinen Argumenten überzeugen ließ, bitte ich an dieser Stelle solche Leser meines Blogs um ihre Meinung, die selbst Piloten, Fluglehrer, Ausbilder, Physiker etc. sind. Bitte schreibt eure Qualifikation dazu, so dass meine elf Freunde sich wenigstens von euren Antoworten und Qualifikationen überzeugen lassen und mein Ego nicht länger mit diesem Gallileo-Gefühl durch die Gegend fliegen muss. Oder überzeugt mich davon, dass ich mich irre.

Danke!

Update: Eben rief mich ein LH-Pilot an und gab mir Recht. Das überrascht mich nicht, freut mich aber. Noch mehr freut es mich jedoch, wenn ihr das in den Kommentaren schreibt (zB „Bin LH-Kapitän und du hast Recht“), weil nur dann glauben es mir meine Freunde…

Update 2 (1.9.09) Danke für die 26 Kommentare, Jungs! Ich fühle mich schon zu 95% rehabilitiert. Jetzt warte ich noch auf das Schiedsgericht in Person des Flight Ops Chef und COO einer… sagen wir alpinen nationalen Airline für die letzten 5 Prozentpunkte ;)

About Peter Eich

Mathematiker und Philosoph eigentlich, Seriengründer und Investor tatsächlich. Gründer von Inselhüpfen, Radweg-Reisen, Bikemap, Toursprung, Tourbook, Bodensee-Verlag, und Cyclesummit. Außerdem Referent, Immobilien-Investor, Pilot, NLP-Coach und Barista. Und meistens unterwegs.

57 comments

  1. Das Flugzeug befindet sich in der Luft. Hierbei ist nur wichtig, welche Relativgeschwindigkeit zur Luft das Flugzug hat. Die Relativgeschwindigkeit zur Erdoberfläche ist dabei egal. Es ist ja dabei auch egal, ob sich die Erde nach Osten oder nach Westen dreht. Das Problem nennt man Bezugssystem. Das Bezugssystem des Flugzeugs ist die Luft und nicht die Erdoberfläche.

  2. Wolfgang Nitzschke

    Hallo Peter,
    dein Vater hat mich (als LH-B744-Kapitän) auf dein fliegerisches Problem aufmerksam gemacht. Ich bin zwar kein Physiker, möchte dennoch folgendes anmerken. Sicherlich ist es auf den ersten Blick egal, woher der Wind kommt, da das Flugzeug sich im ebenfalls bewegten Medium Luft bewegt. Nicht außer Acht lassen darf man jedoch den Masse-Vektor, den das Flugzeug nach dem Abheben hat. Dieser Vektor will ja um 180° gedreht, d.h. die Masse Flugzeug um 180° gedreht werden. Dies erfolgt mit Hilfe des Motors oder beim Segelflieger unter Umsetzung der potentiellen in kinetische Energie. Wäre es möglich, das Flugzeug schlagartig um 180° um die Hochachse zu drehen, würde die Masse immer noch in die ursprüngliche Richtung bewegt und würde erst langsam in die andere Richtung beschleunigt. In diesem Fall hätte ich dann den ursprünglichen Gegnwind plötzlich von hinten und ich würde runterfallen. Beim langsamen Kurvenflug hat der Motor genügend Zeit, den Masse-Vektor umzudrehen und mit konstanter angezeigter Speed im Medium Luft zu fliegen. Relativ zum Erdboden ist dies natürlich anders. Masse-relativ ist das Bezugsystem die Erde, strömungs-relativ ist das Bezugssystem die Luft, bei Richtungsänderung geschieht dies in beiden Systemen, die Masse-Trägheit darf auch hier nicht außer Acht gelassen werden.
    Grüße aus Karlsruhe
    Wolfgang Nitzschke

  3. Hallo Wolfgang,

    danke für deine Antwort.

    Das Flugzeug wird nicht von einem Masse-Vektor (bezogen auf den Schwerpunkt der Erde) getragen, sondern einzig von der Airspeed. Oder?

    Meinst du, dass eine Richtungsumkehr mit konstanter Luft-Geschwindikeit in einer sich bewegenden Luftmasse anders ist als eine Richtungsumkehr in einer ruhenden Luftmasse? Ich bin überzeugt, dass es dasselbe ist und der Masse-Vektor bezogen auf die Erde keine Rolle beim Fliegen spielt. Oder?

    Welchen Einfluss soll die Massen-Trägheit denn bei Wind haben, die es bei Windstille nicht gibt?

    Von einer schlagartigen Drehung redet niemand, die würde ja bei Windstille zum selben Problem führen (=Airspeed von hinten).

  4. Wolfgang Nitzschke

    Natürlich wird das Flugzeug nur durch den Auftrieb, erzeugt durch die airspeed, getragen, das ist schon richtig. Doch die in eine Richtung bewegte Masse (Vektor) muss ja in der Richtung komplett umgedreht werden. Die Masseträgheit will dies ja verhindern, wozu Arbeit aufgebracht werden muss. Ich würde dir Recht geben, wären wir im All mit unserer bewegten Luft, dann wäre es egal. Wir bewegen uns aber auf (über) der Erde, mit der wir durch die Erdanziehung „verbunden“ sind. Die träge Masse muss also von der einen Richtung in die andere umgedreht werden, mache ich das langsam, kann der Motor mir helfen, ich merke kaum was davon, mach ich es zu schnell, kann der Motor mich nicht schnell in die andere Richtung beschleunigen. Massetechnisch bewege ich mich relativ zur Erde ja mit der Groundspeed, die ich mit airspeed +/- Wind bekomme. Im turn habe ich ja noch meine groundspeed, die um den zunehmenden tailwind mir eine geringere airspeed „generiert“, die ich mit mehr Schub ausgleichen muss.
    Man kann es auch anders betrachten, indem man den Wind dreht, statt das Flugzeug. Fliege ich mit konstanter airspeed bei konstantem headwind, habe ich eine groundspeed, die größer [du meinst „kleiner“, oder? Anm von PE] ist, als meine airspeed. Dreht jetzt plötzlich der WInd nach hinten(in großen Höhen, z.B. beim Durchfliegen von jetstreams schön zu beobachten) „schiebt“ mein Flugzeug immer ncoh mit der massenträgen groundspeed erstmal weiter, die airspeed fällt ab und muss mit Schub korrigiert werden, sonst stallt man. Drehe ich (statt des Windes) das Flugzeug zu schnell, habe ich bei Wind den gleichen Effekt, ohne Wind nicht.

  5. Wolfgang, Deinem letzten Absatz widerspreche ich.

    Wenn man den Wind dreht, so denkst du hier an eine Drehung des Windes um einen Rotationspunkt auf der Erde, also einen Rotationspunkt, der sich relativ zum Flugzeug bewegt. Bei dem ursprüngliche Gedachten dreht sich aber der die Windrichtung (Airspeed) um das Flugzeug, und dieses bewegt sich über die Erde.

    Man kann die beiden Fälle also nicht so vergleichen, wie du es tust.

    Und noch ein zweites Argument (unseres Modells, bei dem das Flugzeug nach dem Start konstant schnell fliegt):

    Es hat beim Start mit Gegenwind also eine bewegte Masse mit der Geschwindkeit von Groundspeed (identisch mit: Airspeed minus Windspeed). Nach 180 Grad Drehung braucht es für dieselbe Airspeed wegen des nun von hinten kommenden Windes aber Groundspeed + 2x Windspeed.

    A = Airspeed
    G= Groundspeed (hier bei Gegenwind)
    W = Windspeed

    Also von G (=A-W) muss man die träge Masse umkehren zu G+2W. Man muss also die Masse auf 2G+2W beschleunigen. Wegen G=A-W ist das gleich 2(A-W)+2W = 2A-2W+2W=2A. Man muss die Masse also genau auf zweifache Airspeed beschleunigen.

    Bei Windstille (W=0) ist Groundspeed nun genau gleich der Airspeed. Also muss in beiden Fällen die Masse des Flugzeuges genau gleich beschleunigt werden. Es gibt also keinen Unterschied zwischen dem Kurvenflug bei Wind oder bei Windstille.

    Und noch ein drittes Indiz für meine These: wenn du Recht hättest, dann müsste das Flugzeug es ja irgendwoher „wissen“, dass es sich in einer Luftmasse befindet, die sich gerade bewegt (=Wind). Doch woher soll das Fugzeug das wissen?

    Überzeugt?

  6. Hallo Peter,

    ich kann Dir nur zustimmen.

    Die Auftriebs- und Widerstandsformel für ein Flugzeug ist FA = Ca x ROH/2 V^2 x A. Der Auftrieb und Widerstand des Flugzeuges ist also abhängig von dem Auftriebsbeiwert (abhängig von Profil, Konfiguration, Anstellwinkel), des Staudrucks (Dichte / Anströmgeschwindigkeit) und der Flügelfläche. Bezugssystem ist die umgehende Luft. Die Geschwindigkeit der Luft gegenüber dem Boden ist irrelevant. Es kann allenfalls zu Einschätzungsfehlern gegenüber dem Boden kommen, da sich die Relativgeschwindigkeit zum Boden (Groundspeed) bei Kursänderung entsprechend ändert (wird Schülern bei Ziellandeübungen mit starkem Wind in der letzten Kurve oft zum Verhängnis).

    Der obige Ansatz geht allerdings davon aus, dass keine Windscherung auftritt. Sprich Windgeschwindigkeit und Richtung der durchflogenen Luftmasse bleiben konstant. Gerade in Bodennähe ist dies nicht der Fall. Wind dreht mit der Höhe nach rechts und nimmt zu. Sollte man also bei dem Flug (Gerader Horizontalflug oder Kurvenflug) in eine Windscherung einfliegen, kann es zu abrupten Änderungen der Anströmgeschwindigkeit kommen. Gerade bei großen Flugzeugen mit entsprechender Massenträgheit und langsameren Ansprechverhalten der Triebwerke ist dies kritisch. Also, die Massenträgheit ist relevant bei Windscherung. Beim Fliegen in einem konstantem Windfeld oder bei Windstille gibt es keinen Unterschied hinsichtlich der Gefahr des Abkippens im Kurvenflug.

    Die von Deinen Freunden genannten Punkte können nicht durch Physik und Flugdynamik erklärt werden (falls Sie solche Argumente haben, würden mich diese interessieren). Das es zu einem Unfall bei starkem Wind im Kurvenflug kommt, ist meist eine Folge einer Fehleinschätzung des Piloten. Man versucht z.B. eine Umkehrkurve zu fliegen und muß dabei aufgrund starken Windes den Kurvenradius stark verringern sprich eine starke Querneigung einnehmen, um einen bestimmten Punkt am Boden anzusteuern. Dies kann dann zu einem Überziehen in der Kurve führen (z.B nach Seilriß mit Segelflugzeug oder Motorausfall). Das gleiche Problem würde bei gleichen Flugparametern (Schräglage, Gewicht, Konfiguration, Staudruck, etc.) und Windstille eintreten.

    Gruß,

    Olaf

    ATPL, Fluglehrer, Dip.-Ing L+R

  7. Olaf, wir waren von einer sich homogen bewegenden Luftmasse ausgegangen, also nicht von Windscherungen. Die mit ihnen zusammenhängende Gefahr ist unstrittig.

    Danke für deine Einschätzung!

  8. Wolfgang Nitzschke

    „Es hat beim Start mit Gegenwind also eine bewegte Masse mit der Geschwindkeit von Groundspeed (identisch mit: Airspeed minus Windspeed)….“ Richtig
    „…Nach 180 Grad Drehung braucht es für dieselbe Airspeed wegen des nun von hinten kommenden Windes aber Groundspeed + 2x Windspeed.“ Falsch, Groundspeed – 1x Windspeed!, da der Wind als Kraft das Flugzeug in der Kurve langsam zur höheren Groundspeed beschleunigt. z.B. Start A=180 W=-10 G=170, nach der Kurve A=180 W=+10 G=190, die Differenz ist 2xW, die aufzubringen ist. Relativ zur Luft (da A konstant) kein Thema, realtiv zum System Erde ist die Differenz 2xW, bei windstille also nix, bei Wind ist da was. Sicher „weiß“ das Flugzeug nichts, bekommt die Kraft der bewegten Luftmasse als Wind dennoch in der Drehung zu spüren, bis es im unbeschleunigten Geradeaus-Flug ist. An Bord haben wir ja drei-Achsen-Beschleunigungssensoren, die über diese Kräfte die Anzeige von G und W generieren, sonst hätten wir ja immer Windstille angezeigt.

  9. Wolfgang Nitzschke

    bin morgen wieder dabei, träumt was schönes und fallt nicht aus dem Bett ;-))
    W

  10. Wolfgang, ich habe es mehrfach gelesen und denke noch immer, dass du dasselbe sagst wie ich. Klar, die Groundspeed ändert sich während des Kurvenflugs, meine Konstante G war die Groundspeed von zu Beginn des Kurvenflugs, und am Ende ist sie in der Richtung umgekehrt (also -G statt G) und absolut um 2W erhöht. Statt G haben wir also -G-2W. Macht also 2G weniger und 2W davon abgezogen (oder absolut dazu gezählt, je nach Vorzeichen).

    Du hast also exkt mein Argument dargestellt. Oder nicht? Bis morgen!

  11. Es ist einfach aus den Köpfen der Menschen nicht raus zu bringen. Seit Generationen ist es jenes Thekenfliegerthema, welches nicht tot zu kriegen ist: „Die Kurve in den Rückenwind….“.
    Ich schließe mich dem Kommentar von Olaf vollumfänglich an und stelle hierzu nur folgende Anmerkung anheim.

    Muß man bei Gegenwind damit rechnen in der Luft stehen zu bleiben oder gar „plötzlich“ rückwärts fliegen wenn man abgehoben ist.

    Die Antwort sollte hier leicht fallen, wird aber ggf. eine neue Diskussion auslösen, denke ich mal.

    Mit lieben Grüßen,

    C.Waschke (FI(A), Fachlehrer Aerodynamik,NAV, FNAV, Instrumente (ATPL)))

  12. Christian, danke für das Feedback. LG, Peter

  13. Wolfgang Nitzschke

    Moin Peter,
    es kann ja sein, daß ich irgendwo einen Denkfehler mache, ich finde ihn nur noch nicht! Sicherlich stellt sich für die Verkehrsflieger mit den großen Kisten diese „Kurvenfrage“ nicht, da wir aus Pax-Komfortgründen unsere Kurven mit max 30° Bank fliegen und im SChnitt dafür 1 Minute brauchen, außerdem ist Aerodynamik bei mir 30 Jahre her ;-))
    Ich habe mir heute Nacht die Sache nochmal durch den Kopf gehen lassen:
    Konvention: G=A-W, Headwind=+, Tailwind=-
    Wir kommen beide darauf, daß im 180°-turn die Differnez von 2W energetisch aufgebracht werden muß. Es wirken (horizontal) zwei Kräfte auf das Flugzeug, Schub und Wind (Widerstand mal außer acht gelassen). Diese beiden Kräfte müssen die Differenz von 2W aufbringen, da sonst (beim Fliegen nahe an der Stall-speed) der Flieger runterfallen würde. Dabei habe ich mir folgendes Denkmodell mal vorgestellt: Flieger hebt nahe der Stall-speed von 100 bei W=+100 von der Bahn ab, daraus folgt G=0, A=100. In der Kurve muß der Flieger auf G=200 beschleunigt werden, um im Downwind mit W=-100 eine A=100 zu erhalten. Dass ein schwerer Flieger (z.B. 100t) bei langsamem Kurvenflug durch die Motoren massenträg auf G=200 beschleunigt wird, stellt für mich kein Problem dar. Reicht die Leistung von Schub und Windkraft bei schnellem Turn nicht aus, um den Flieger innerhalb der turn-Zeit auf diesen Wert zu beschleunigen, fällt er runter. Bei leichten Flugzeugen also wohl kein Problem, je größer die Masse, je schneller der Turn, je stärker der Wind schon. Ich hatte ja eingangs die maximal-turn-speed des schlagartigen Umdrehens schon angesprochen, was bei Wind oder Windstille immer ein Problem wäre.
    Wo also liegt mein Denkfehler? Oder liegt es allein an der Höhe der turn-speed?

  14. Hallo Wolfgang,

    vielleicht hilft Dir das weiter: Die Energie die der Flieger in Deinem Beispiel braucht, welche Du zu Überwindung der Differenz „2W“ benötigst ist die Energie des Windes selbst.

    Ein Fisch, den Du mit dem Aquarium durchs Zimmer trägst, verspürt auch keine Strömung, ausser er bewegt sich in dem Aquarium selbst fort. Wenn Der Fisch nun einen 180° Turn in seinem Aquaruim schwimmt, dann ist es vollig Egal ob Du dabei mit dem Aquarium im Auto mit 100 km/h über die Autobahn fährst oder ob das Aquarium auf Deiner Fensterbank steht. Auf Den Fisch wirken keinerlei Kräfte ein die aus der Bewegung des Aquariums selbst entstehen.

    Liebe Grüße,

    cdjw

    P.S. Auch gerne genommen:

    Ein Flugzeug fliegt mit 100kg lebenden Tauben als Ladung. Im Flug des Flugzeuges beginnen die Tauben in der Kabine zu fliegen. Was was ändert das an Gewicht, Auftrieb oder Widerstand für das Flugzeug.

    2. Schritt wie ist das mit einem offenen oder einem geschlossenem Flugzeug.

    P.P.S Ich weiß, diese Frage hat einen Bart der länger ist als der Flug von Kitty Hawk in der Vergangenheit liegt.

  15. Christian, ob die Tauben fliegen oder sitzen spielt keine Rolle, so lange es kein offener Flieger ist. Dieselbe Frage musste ich übrigens – das ist die Last eines Physikers als Vater – schon als Knirps beantworten können ;)

  16. Wolfgang, ja, da ist ein Denkfehler. Die Beschleunigung kommt nicht vom Triebwerk – du denkst im falschen Bezugssystem.

    Verschärfe dein Modell mal dadurch, dass du dir einen reibungsfreien (!) Segelflieger vorstellst. Er fliegt also in konstanter Höhe, sagen wir bei W=100 mit A=100 und G=0. Vom Grund aus steht er also konstant in der Luft. Nun macht er eine 180er Kurve – so eng wie er es auch in Windstille könnte. Und am Ende fliegt er Gneu=Galt-2W=-200=-2A. Und auch bei Windstille wäre es -2A. Es sind immer -2A, egal wie der Wind weht.

    Oder denke dir das in 2 Dimensionen. Ein Motorboot auf einem Fluss, fährt so schnell wie der Fluss fließt, steht also exakt unter der Brücke. Dann macht es eine 180er Kurve und fährt anschließend mit minus doppelter Fließgeschwindigkeit.

    Oder denke dir eine Fliege in einem Luftballon, den du durch den Raum trägt. Ob du (mit konstanter Geschwindigkeit geradeaus) gehst oder stehst macht das Kuvenfliegen für sie nicht mehr oder weniger gefährlich.

    Klar?

  17. Wolfgang Nitzschke

    #14 „…welche Du zu Überwindung der Differenz “2W” benötigst ist die Energie des Windes selbst.“ In die Richtung dachte ich auch schon, konnte mir es aber nicht glaubhaft vorstellen.
    #15 jetzt isses klar!
    Ich hätte als nächstes die Lorentz-Transformation zweier bewegter Koordinaten-Systeme bemüht, aber da wäre bestimmt das gleiche rausgekommen ;-))
    Viel Spaß noch und Grüße in die Runde!

  18. Bin ja mal gespannt, ob meine 11 Mitflieger mit jetzt endlich glauben / es jetzt endlich nachvollziehen können. Schon erstaunlich, dass Fluglehrer sich damit so schwer tun.

  19. Die beste Zusammenfassung habe ich im Xing-Forum von Ludger (Berufspilot CPL/IR JAR-FCL, Fluglehrer-CPL, Fluglehrer-PPL) erhalten. Er schreibt:

    Einfache Antwort:

    Windscherung ist gefährlich.

    Das Einkurven nach dem Start bei konstantem Gegewind ist nicht gefährlich.

    • Yagotta B. Kidding

      Die Antwort von Ludger (Sep 01, 2009 @ 11:49:10) die lautet „Windscherung ist gefährlich. Das Einkurven nach dem Start bei konstantem Gegewind ist nicht gefährlich.“ ist vereinfachend, und damit falsch.

      Ludger lässt ausser Acht dass der letzte Satz so lauten müsste: „Das Einkurven nach dem Start bei konstantem Gegewind UND KONSTANTER IAS ist nicht gefährlich.“

      Dann ja, bittesehr. Nur soll er das sagen, und nicht weglassen. Denn ein plötzliches Wenden IST GLEICH Windscherung. Ludger sieht das vielleicht deshalb nicht, weil wir ja gern mit dem Sitz fliegen, aber noch lieber viel Unsinn reden. So auch hier im Thread ist jede Menge gepflegter Unsinn drin; aber auch völlig richtige Beobachtungen. LG,

  20. Hier noch ein (Grossteil)Befürworter (Qualifikation: PPL-A, 10 Semester Physik):

    Das Bezugssystem ist die Luft, bei konstantem Wind und „Instrumentenflug“ spielt es keine Rolle, das Flugzeug weiss nix vom Boden darunter. Problematisch wird es, wenn der Pilot seine Erfahrungen in Bezug auf das Kurvenverhalten mit der Bodensicht abgleicht und keine zum Bezugsystem Luft saubere Kurve fliegt, sondern sich am Boden (oder der vorgeschriebenen Platzrunde nach GPS o.ä.) orientiert.

    Also theoretisch hast Du in meinen Augen 100% Recht, in der Praxis könnte es aber Probleme geben, die sind aber in genau der von Dir beschriebenen Situation nicht anzunehmen, da eher Rückenwind (den man beim start ja üblicherweise nicht hat) und Eindrehen und Aufrechterhalten des Winkels am Boden Probleme macht.

    Blue sky
    Peter

  21. Nachtrag: Mit Instrumentenflug meinte ich oben Neigungswinkel + indicated air speed, hier gerade NICHT GPS o.ä. In dem Zusammenhang leider missverständlich.

    P.

  22. Peter M, danke für deine Einschätzung.

    Die Gefahr, sich beim Blick in die Landschaft oder aufs GPS fehl leiten zu lassen, ist unbestritten. Unsere Diskussion bezog sich nicht auf navigatorische Gefahren, sondern auf die (vermeintlich) rein aerodynamische beim Eindrehen in den Wind.

    Gehe ich recht in der Annahme, dass du mir darin sogar zu 100% zustimmst?

  23. Ja, darauf bezogen: 100% Zustimmung.

    Gruss an Berndt und Robert: tut mir leid, falls ich Euch widersprechen sollte ;-)

    Peter

  24. Robert Brückmann

    Zu 18 und 19: Bevor du deinen Kollegen das endgültige Ergebnis dieser Umfrage bekannt gibst, solltest du vielleicht noch folgendes Bedenken:

    Das obige Modell ist mit einem Fehler behaftet, beziehungsweise noch nicht vollständig zu Ende gedacht. Nach dem bisherigen Ergebnis sieht es so aus: Ein Flieger fliegt mit 100 eine Wendung bei Windstille und danach mit 100 in die Gegenrichtung. Fliegt er gegen einen Gegenwind mit 100 so, dass er relativ zum Boden eine Geschwindigkeit von 0 hat, soll er mit der selben Wendung danach eine Geschwindigkeit von 200 in Gegenrichtung haben. Die dazu bemühte Erläuterung mit dem „Bezugssystem Luft“ ergibt nur, dass in beiden Fällen der auf den Flieger einwirkende Impuls identisch ist. Nicht identisch ist aber die daraus resultierende Geschwindigkeitsdifferenz von erwarteten 200.

    Diese muss man über den Energie- bzw. Impulserhaltungssatz berechnen und zwar anhand der Geschwindigkeit in Bezug auf den Boden. Im Fall der Windstille reicht der Impuls, um den Flieger von 100 auf 0 abzubremsen und danach auf 100 zu beschleunigen. Der gleiche Impuls müsste im Fall mit Gegenwind ausreichen, um den Flieger von 0 auf 200 zu beschleunigen. Das gelingt ihm aber nicht, weil die erforderliche Energie im Quadrat der Geschwindigkeit wächst (1/2 x m x v-Quadrat, wenn ich mich richtig erinnere). Anschaulich wird dies an folgendem Beispiel: wenn ein Impuls ausreicht, ein Fahrzeug von 50 auf 0 zu verzögern, reicht der gleiche Impuls noch lange nicht aus, um es von 250 auf 200 zu verzögern. Nach meiner Berechnung komme ich auf eine Geschwindigkeit bei Gegenwind von nur 141.

    Ich nehme aber an, dass in eurem Echtfall die Geschwindigkeit des Windes unter 50 und die des Fliegers deutlich über 100 betragen hat. Ich vermute, dass du die daraus resultierende Geschwindigkeitsdifferenz nach der Wende selbst berechnen kannst. Möglicherweise ist der Geschwindigkeitsabfall in der Realität dann so gering, dass das Manöver getrost als „nicht gefährlich“ eingestuft werden kann.

  25. Robert, in diesem Detail muss ich dir klar widersprechen.

    Warum?

    Hier ein einfaches Gegenbeispiel: Nach deiner Argumentation müsste es auch eine (sehr viel stärkere) Relavanz haben, ob der Flieger mit oder entgegen der Erdrotation beschleunigt, weil du seine Geschwindigkeit relativ zum Erdschwerpuknt zugrunde legen möchtest.

    Bekanntlich beschleunigt ein Flieger gleich schnell, egal in welche Himmelsrichtung er abheben will, obwohl hier eine Geschwindigkeitsdifferenz (zum Erdschwerpunkt) von über 3.000 km/h auftreten könnte.

    Einverstanden?

  26. Hallo Robert,

    Hallo Peter,

    denke dir mal einen waagrechten Tisch in einem Zug, der steht oder mit konstanter Geschwindigkeit fährt. In die Tischplatte ein eine Rinne eingekerbt, die zuerst in Fahrtrichtung verläuft, dann einen 180°-Bogen macht, um anschließend entgegengesetzt zur Fahrtrichtung zu verlaufen. In dieser Rinne kann eine Kugel reibungsfrei laufen. Beide Male (der Zug steht bzw. der Zug fährt mit konstanter Geschwindigkeit) gibst du der Kugel einen gleich starken Stoß nach vorne (verrichtest Arbeit, die der Kugel kinetische Energie verleiht). Sie wird beide Male mit gleicher Geschwindigkeit (relativ zum Zug) die Rinne verlassen. Es gilt der Energieerhaltungssatz für das System Zug.

    Stehst du nun auf dem Bahnsteig und schaust auf den (gläsernen) Zug, dann gibt es beim stehenden Zug keinen Unterschied.

    Fährt der Zug jedoch mit konstanter Geschwindigkeit an dir vorbei, dann hat die Kugel am Anfang eine höhere Geschwindigkeit, als am Ende. Wo ist die Energie (die ja keine Richtung kennt) geblieben? In der Kurve hat die Kugel Energie an den Zug abgegeben (den Zug also beschleunigt). Das ist so, als ob du auf einem Rollbrett stehst. Ich werfe dir einen Medizinball zu, den du fängst. Du rollst zurück. Jetzt wirfst du mir den Medizinball wieder zurück, das Rückwärtsrollen von dir wird stärker. Also die Kugel hat weniger kinetische Energie, weil sie einen Teil davon an den Zug abgegeben hat.

    Die Kugel ist dein Flugzeug, die Luft ist der Zug.

    Gruß Peter 5

  27. Hallo Peter,

    das Analogon mit dem Fisch im Aquarium ist das wohl anschaulichste Beispiel was man hier bringen kann ohne Formeln bemühen zu wollen. Das Flugzeug bewegt sich im Luftpaket und dieses wiederum über der Erde (immer vorausgesetzt es gibt keine Windscherung und keine Turbulenz). Das Flugzeug weiß nichts vom Wind. Und die Groundspeed interessiert das Flugzeug auch nicht, einzig verantwortlich für alle Flugphysik ist die Airspeed. In einem konstanten, von mir aus auch starken, Windfeld, kann man also genauso Umkehrkurven fliegen wie in Windstille.

    Soweit die Theorie. In der Praxis kann ich allerdings die „Argumente“ Deiner Kollegen ein wenig nachvollziehen, denn mir ist das Phänomen auch schon aufgefallen. In erster Linie geht es hier aber um Täuschung. Einem Piloten prägt sich immer ein gewisses Verhältnis der eigenen TAS zur Vorwärtsgeschwindigkeit (GS) ein (man erzieht Flugschüler ja auch, nicht dauernd auf den Fahrtmesser zu starren). Dreht man nun in den Rückenwind, ist plötzlich dieses Verhältnis völlig anders. Man wähnt sich viel zu schnell (wegen der Referenz zum Boden) und hebt instinktiv die Nase (Segelflieger sagen „Schnauze“). In Wirklichkeit ist man natürlich nicht zu schnell und die angehobene Nase kann dann eine Fahrtabnahme mit all ihren Konsequenzen nach sich ziehen.

    Außerdem hat man in Bodennähe auch immer eine Windscherung, quasi die Wind-Grenzschicht. Nehmen wir mal an, man hat keine stetige, sondern eine abrupte Abnahme des Windes nach unten, also ein Windpaket das sich bewegt und darunter ein stillstehendes Windpaket. Nun stellen wir uns vor, wir fliegen oben mit 100 km/h TAS und haben wegen des mit 40 km/h wehenden Gegenwindes 60 km/h GS. Drehen wir jetzt in den Rückenwind und durchstoßen gleichzeitig die Grenze zum stehenden Luftpaket (in dem ja wegen des fehlenden Windes immer gilt TAS = GS), so haben wir plötzlich nur noch 60 km/h TAS und unser Flugzeug hat ein Stall-Problem.

    Durch die Richtungsänderung, verbunden mit der Windscherung, geht Energie verloren. Wenn man das genau andersrum macht (mit Rückenwind nach unten), kann man Energie gewinnen. Der Albatros schaffte es auf diese Art und Weise ohne Flügelschlag hunderte Kilometer weit zu fliegen -> dynamischer Segelflug.

    Man kann also sagen: Deine Kollegen haben recht, Umkehrkurven in den Rückenwind sind gefährlich. Aber nicht wegen der Flugphysik, sondern wegen des Human Factors Täuschung. Das ist doch salomonisch, oder?

    Dipl.-Ing. (L&R) S.Schlobach, Fluglehrer PPL-C, Inschenör bei LH

  28. Hallo Sven,

    ja das wäre salomonisch.

    Jedoch hatten wir unsere Diskussion ganz explizit auf die Flugphysik gelenkt. Denn im Bereich der Praxis herrscht eh Einigkeit, siehe Nr 22.

    Darum ist das Harmoniebedürfnis eine Sache, aber die Flugphsyik eine andere. Und in der Flugphsyik bedaure (?) ich sagen zu müssen: sie hatten komplett Unrecht und ich habe komplett Recht ;)

  29. Stichwort ist übrigens Inertialsystem, z.B.:
    http://de.wikipedia.org/wiki/Inertialsystem

    Peter

  30. Robert Brückmann

    Hallo Peters,

    ihr habt mich überzeugt, dass ich mit meinen Gedanken irgendwo falsch liege.

    Robert

  31. Ich habe die Diskussion im Spannung mitverfolgt. Das Killerargument bzgl. der Flugphysik war für mich „das Flugzeug weiss nix vom Boden darunter“(#20).

    Danke an die Peters et al!

    Gruss,
    c.

  32. Ich kann es nicht glauben auf was für Gedanken man hier kommt. Wenn Ihr eine Kurve fliegt wird am Fahrtmesser eine konstante IAS angezeigt. Diese IAS ist gleich dem Staudruck weil der Fahrtmesser den Dynamischen Druck sprich Staudruck anzeigt. Wind hin oder her, dies ist für das Flugzeug völlig, egal es lebt vom Staudruck (Auftriebsformel). Der Wind ist nur entscheidend wenn das Bezugssystem Erde in Betracht gezogen wird. Denkt Euch mal die Erde weg und wir würden alle nur mit Flugzeugen durch die Luft fliegen. Nun möchte ich mal erklärt bekommen, warum es eine Problem ist eine Kurve zu fliegen.

    Gruß,

    Olaf

  33. Wie stehts eigentlich mit dem
    „Schiedsgericht in Person des Flight Ops Chef und COO einer… sagen wir alpinen nationalen Airline für die letzten 5 Prozentpunkte ;)“?

    ;-))
    Gruss,
    Peter

  34. Argumentativ liege ich bereits bei exakt 100%, mir fehlt nur noch so eine Art rhetorischer Zuckerguss ;)

  35. „Ein Fisch, den Du mit dem Aquarium durchs Zimmer trägst, verspürt auch keine Strömung, ausser er bewegt sich in dem Aquarium selbst fort. Wenn Der Fisch nun einen 180° Turn in seinem Aquaruim schwimmt, dann ist es vollig Egal ob Du dabei mit dem Aquarium im Auto mit 100 km/h über die Autobahn fährst oder ob das Aquarium auf Deiner Fensterbank steht. Auf Den Fisch wirken keinerlei Kräfte ein die aus der Bewegung des Aquariums selbst entstehen.“

    Man sollte bedenken, dass dem Fisch die „Airspeed“ egal ist, der braucht keinen Auftrieb durch Strömung.
    Und das ist der springende Punkt, das Flugzeug fliegt in der Luft und der Auftrieb ist nur von der Airspeed abhängig, ABER die Airspeed wiederum wird durch die Strömung respektive Geschwindigkeit der Luft UND der Massenträgheit beeinflusst, d.h. auf die Änderung der Airspeed können zwei Dinge einwirken:
    1. Die Luft bewegt sich anders, d.h. die Luft beschleunigt oder bremst.
    2. die kinetische Energie des Flugzeugs ändert sich (und damit die groundspeed da die kinetische Energie ja eben = 0.5m * v^2 und mit v die groundspeed und nicht etwa die airspeed gemeint ist).

    damit sollte dann auch gezeigt sein, dass für die gleiche Airspeed bei Rückenwind wie ohne Rückenwind mehr kinetische Energie erzeugt werden muss. Kommt sie nicht vom Wind selbst, dann muss sie wohl vom Propeller kommen.

    Der Rückenwind senkt zwar den Luftwiderstand was aber wohl kaum ein ausreichender Ausgleich ist.

    Soweit die Ansichten eines Informatik-Studenten.. lasse mich gerne eines besseren Belehren ;-)

    Grüsse aus der Schweiz.

  36. @BLJ: wofür plädierst Du eigentlich? Der erste Teil klingt ja gut, aber beim 2. Teil frage ich mich, was Du damit sagen willst ;-) Auch ein Fisch kann durch Geschwindigkeit Auftrieb erhalten und genau wie im ersten Teil von Dir noch bestätigt, wäre es dem Fisch egal, ob das Auto schnell fährt oder steht oder rückwärts fährt, solange es konstant fährt. Der Auftrieb durch Geschwindigkeit wäre in beide Richtungen gleich, die Autogeschwindigkeit ist irrelevant. Der Fisch kriegt es gar nicht mit, genauso wie das Flugzeug es nicht weiss ob es bezogen auf die Erde Wind gibt oder nicht…

    Gruss,
    Peter

  37. @BLJ: Nein, es ist nicht der springende Punkt. Im Gegeneil, es ist absolut dasselbe. Ersetze den Fisch durch ein auf einem Aquarium gleitendes Modellschiff, das genau wie ein Flieger eine Stall-Speed hat. Fällt jetzt der Groschen?

    Zur kinetischen Energie des Fliegers: leider auch falsch. Sie kommt vom Wind. Siehe Kommentar 5, da habe ich es vorgerechnet.

    LG, Peter

  38. @BodenseePeter:
    ich habe mir dein Beispiel Nr 5. nochmal genau angeschaut und durchgerechnet. Deine Rechnung, dass man in beiden Fällen, ob Windstille oder Gegenwind und später Rückenwind (180° Kehrtwende) gleich viel Beschleunigungsenergie aufbrauchen muss ist korrekt!

    Nun aber schliesst du folgendes daraus:

    „Bei Windstille (W=0) ist Groundspeed nun genau gleich der Airspeed. Also muss in beiden Fällen die Masse des Flugzeuges genau gleich beschleunigt werden. Es gibt also keinen Unterschied zwischen dem Kurvenflug bei Wind oder bei Windstille.“

    Auf was bezieht sich die Schlussfolgerung? Dass total auf die gleiche Geschwindigkeit beschleunigt werden muss? Kann man damit auf weitere Dinge schliessen?

    Ich möchte nun die Annahme wiederlegen, dass die Kurvenflüge gleich sind. Ich Vergleiche nun folgend die Fälle (1. Windstill, 2. Erst Gegenwind dann rückenwind nach 180° Drehung) wobei ich die Geschwindigkeiten mit einem index 1 = Hinflüg, 2 = Rückflug versehen (kein Index bedeutet für beide gleich).

    1 Im Falle, dass wir keinen Gegenwind haben, beschleunigen wir vor der Kurve auf G1 was der Airspeed entspricht, also A1.
    in der Kurve drehen wir uns um 180° und beschleunigen auf G2 wobei G2 wiederum A2 entspricht und G2 = G1 = A2 = A1 (lediglich andere Richtung).

    2. Im Falle mit Gegenwind: Zahlenbeispiel:
    Wir setzen fest die Airspeed A = 200km/h.
    Es bestehen 50km/h Gegenwind.
    G1 also = 150km/h
    Am Ende der Kurve möchten wir immer noch A = 200km/h, d.h. G2 muss nun 250km/h sein.

    Vor der Kurve besteht die kinetische Energie T1 = 0.5m * (41.67m/s)*(41.67m/s)

    nach der Kurve besteht die kinetische Energie
    T2 = 0.5m * (69.44m/s)*(64.44m/s)

    Es besteht also ein wesentlicher Unterschied im Energiegehalt, was bei Windstille nicht der Fall ist.

    Da die Massenträgheit gerichtet ist, und zwar bei G1 genau in die Entgegengesetzte Richtung von G2, wird die gesamte Energie die aus G1 resultiert abgebaut und die gesamte Energie G2 muss aufgebaut werden.

    Man mag jetzt argumentieren, dass man die Energie nicht einfach fortschmeisst (wegbremst z.B. durch mehr Luftwiederstand) sondern verwertet („umrichtet“)… dann sieht man auch auch gleich sofort, dass die verwertbare Energie bei Windstille wesentlich grösser ist (da G1 = 200km/h) als bei anfänglichem Gegenwind (G1 = 150km/h).

    Einfache Darstellung:
    (Anmerkung: Bezieht sich auf Groundspeed, Airspeed soll dabei konstant bleiben).
    Wenn man mit 150km/h in die Kurve fliegt und mit 250km/h rauskommen muss, dann muss man beschleunigen.
    Wenn man mit 200km/h in die Kurve fliegt und mit 200km/h rauskommen muss, so muss man lediglich die Geschwindigkeit halten (und Verluste durch Richtungswechsel ausgleichen).

    Noch ein anderer Punkt:
    Man möchte meinen, bei gleicher Airspeed sollte die gleiche Ruderbewegung zur gleichen Reaktion führen. Ist aber aufgrund der Massenträgheit nicht unbedingt so – bei höherem Groundspeed wirkt in einer Kurve eine höhere Zentrifugalkraft (und muss mit entsprechender Zentripetalkraft, die durch stärkere Ruderausschläge erzeugt wird, ausgegelichen werden, damit man die selbe Flugbahn erhält).

    @PeterM:

    „Der Auftrieb durch Geschwindigkeit wäre in beide Richtungen gleich, die Autogeschwindigkeit ist irrelevant. Der Fisch kriegt es gar nicht mit, genauso wie das Flugzeug es nicht weiss ob es bezogen auf die Erde Wind gibt oder nicht…“

    Der Mangel des Aquarium-Beispiels ist die fehlende (zur Vereinfachung als konstant angenommene) Strömung.

    Dann sollte es IMHO aber genau das selbe sein, aber weil es eben genau das selbe ist hilft es nicht zur Veranschaulichung. Der Fisch geht eh nie unter ausser er sorgt durch „Ruderstellung“ für negativen Auftrieb.. (oder war es umgekehrt und er muss sich unten halten)?

  39. „EDIT“
    ich habe geschrieben:
    „Deine Rechnung, dass man in beiden Fällen, ob Windstille oder Gegenwind und später Rückenwind (180° Kehrtwende) gleich viel Beschleunigungsenergie aufbrauchen muss ist korrekt!“

    was natürlich nicht korrekt ist. Die Summe aller Beschleunigungen ist gleich, was aber nicht direkt Rückschlüsse auf den Energieaufwand zulässt.

  40. @BLJ: Nein, genau das ist doch die Fragestellung. Die konstante Strömung ist ja genau die Bewegung des Aquariums, die der Fisch NICHT mitbekommt, genau wie das Flugzeug (hier zählt auch nur der relative Wind, nicht der auf die Erde bezogene) den Gegenwind nicht mehr mitbekommt, sobald die Startphase vorbei ist (siehe Vorbedingungen zur Aufgabenstellung von Peter). Der Fisch muss sich natürlich bewegen, damit die Analogie zum sich bewegenden Flugzeug passt.

    Falls dem übrigens nicht so wäre, würde sich in jedem Flughandbuch ein Hinweis darauf finden (da gibts wirklich zu allem eine Tabelle), aber das Gegenteil ist der Fall, alle Manöver und zugehörigen Tabellen beziehen sich auf die Indicated Airspeed, die eben genau die relevante Relativgeschwindigkeit zum Bezugssystem angibt.

    Auch eine gutes Argument in meinen Augen ist: Wenn Du fliegst (oder in einem schnellen Fluss tauchst) und Du siehst weder den Boden noch das Ufer (z.B. nachts), merkst Du nichts von der Geschwindigkeit, warum, sollte es also dem Flugzeug anders gehen?

    Auch Einstein hat das übrigens gewusst, zumindest solange die Lichtgeschwindigkeit in weiter Ferne liegt, hier noch ein paar Links:
    http://de.wikipedia.org/wiki/Relativitätsprinzip
    http://de.wikipedia.org/wiki/Spezielle_Relativitätstheorie

    Zitat von Einstein: „„Die Gesetze, nach denen sich die Zustände der physikalischen Systeme ändern, sind unabhängig davon, auf welches von zwei relativ zueinander in gleichförmiger Translationsbewegung befindlichen Koordinatensystemen diese Zustandsänderungen bezogen werden.“

  41. @PeterM:

    „Nein, genau das ist doch die Fragestellung. Die konstante Strömung ist ja genau die Bewegung des Aquariums, die der Fisch NICHT mitbekommt, genau wie das Flugzeug (hier zählt auch nur der relative Wind, nicht der auf die Erde bezogene) den Gegenwind nicht mehr mitbekommt, sobald die Startphase vorbei ist (siehe Vorbedingungen zur Aufgabenstellung von Peter). Der Fisch muss sich natürlich bewegen, damit die Analogie zum sich bewegenden Flugzeug passt.“

    Ich wähl mal einen einfacheren Vergleich:

    Fisch im See (keine Strömung) vs. Fisch im Fluss (Gegenströmung).

    Falls das nicht äquivalent sein soll zum Aquarium bitte ich um Einspruch. Es ist aber sicher äquivalent zum Flugzeug Beispiel.

    Das Ziel ist, dass der Fisch sich konstant mit 10km/h relativ zum Wasser bewegt. Er vollbringt dann eine 180° Drehung.

    Strömungsgeschwindigkeit im Fluss: Gegenströmung 5km/h.

    1. Fall: See:
    Start vom Boden, Beschleunigung auf 10km/h rel-zu-Wasser sowie 10km/h rel-zu-Erde
    Danach gibts eigendlich keien Geschwindikeitsänderung ausser „Vorzeichenwechsel“.

    1. Fall Fluss: Beschleunigung von 0 auf 5km/h rel-zu-Erde resp. von 5 auf 10 km/h rel zu Wasser.
    In der Kurve dann Beschleunigung von 5 auf -15km/h rel-zu-Erde respektive von 10 auf -10km/h rel-zu-Wasser.
    Die absolute Kinetische Energie nimmt dabei zu:
    von T1 = 0.5m*(5km/h)*(5km/h)
    auf T2 = 0.5m*(15km/h)*(15km/h).

    Woher kommt diese Energie?

    Beispiel Aquarium:

    1. Fall: Aquarium steht.
    2. Fall Aquarium bewegt sich mit 5km/h gegen den Fisch.

    Der Fisch soll wiederum mit 10km/h relativ zum Wasser schwimmen.

    1. Fall:
    Beschleunigung von 0 auf 10km/h rel-zu-Erde sowie 0 auf 10km/h rel-zu-Wasser.
    Bei der Kehrtwende dann auf „-„10km/h in beiden Bezugs-Systemen.

    2. Fall:
    Der Fisch startet mit 0 km/h rel-zu-Erde
    ABER mit 5 km/h rel-zu-Wasser (ja richtig gelesen! vgl. Flugzeug!). Er beschleunigt demzunach von 0 km/h auf 5km/h rel-zu-Erde sowie von 5 auf 10 km/h rel-zu-Wasser.
    Turn:
    Von 5 auf „-„15km/h rel-zu-Erde respektive von 10 auf „-„10km/h rel-zu-Wasser.

    So nun mag die Analogie mit dem Aquarium stimmen. Ich nehme an, dass du nicht bedacht hast, dass der Fisch im bewegten Aquarium mit einer Groundspeed von 0 aber einer rel-zu-Wasser Geschwindigkeit von > 0 startet.

    Der Sachverhalt des unterschiedlichen (vor-nach Kurve)delta-Energie je nach Fall 1. und 2. ist bei _allen_ 3 Fällen: Flugzeug, Fisch im See/Fluss, Fisch im unbewegten/bewegten Aquarium immer gleich.
    (oben und im vorherigen Post belegt)

  42. @BLJ: Das ist mir gerade zu viel, um es durchzulesen ;-), aber ich glaube, Du diskutierst hier eine andere Sache als die eigentliche Fragestellung von Peter, die war nämlich:

    >>>>Ich behaupte, beim Eindrehen in den Rückenwind ändert sich die (einzig entscheidende) Airspeed nicht mehr oder weniger als beim Fliegen derselben Kurve bei Windstille. <<<<

    Um nix anderes geht es, der Startvorgang steht hier nicht zur Diskussion, auch keine Beschleunigung.

    Gruss,
    Peter

  43. @PeterM:

    Falls man den Motor abstellt ist

    >>>>Ich behaupte, beim Eindrehen in den Rückenwind ändert sich die (einzig entscheidende) Airspeed nicht mehr oder weniger als beim Fliegen derselben Kurve bei Windstille. <<<<

    nicht wahr.

    Falls die Motorleistung in beiden Fällen identisch ist, dann ist diese Aussage auch nicht wahr, wie ich oben schon gezeigt (und mit physikalischen Regeln) belegt habe.

    Der Startvorgang ist auch in meinem Beispiel nicht relevant.

    Falls man genügend Motorleistung hat ist das fliegen beider Kurve sicher kein (physikalisches) „Problem“.

    Stell dir einfach ein Beispiel mit 10’000 km/h Gegenwind vor und überleg dir mal dann wie eine Cessna (die im Moment gegen den Wind fliegt) drehen soll… schlichtweg unmöglich.

  44. Die Cessna hat keinen Gegenwind. Der Wind wird nur bezüglich der Erde gemesssen, genau das ist der Witz. Wenn die Cessna bei 10’000 km/h starten könnte (was natürlich nicht geht) wäre, sobald sie eine Weile geflogen ist der Gegenwind bezogen auf die Erde irrelevant, da die Cessna sich dann relativ zur Luft bewegt, sie nimmt den Wind nicht wahr.

    Sorry, aber lies mal den ganzen Thread durch, es geht um Relativsysteme. Auch wenn die 10’000 natürlich nicht gehen, so gibt es z.B. Hurricanflieger die in einen Wind (der aber nur relativ zur Erde existiert) reinfliegen, der schneller ist als die Maximalgeschwindigkeit des Flugzeugs. Relativ zru Erde bewegen sie sich dann durchaus rückwärts, aber relativ zur Lufmasse spielt das keine Rolle, sie können ganz normal in jede beliebige Richtung kurven und kriegen rein gar nichts davon mit, dass es bezogen auf die Erde ein riesen Sturm ist. Nur wenn man das Flugzeug von der Erde aus betrachtet, ist das Flugmanöver überraschend. Im Flugzeug selbst merkt man keinen Unterschied.

    Willst Du allen Ernstes behaupten, dass Einstein Humbuig erzählt hat, und das mit den Intertialsystemen nur Quark ist (und btw. mein Physikstudium für die Katz war)? ;-) Bei allem Respekt überzeugt mich Deine Rechnung oder Deine Begründung nicht wirklich.

    Übrigens hat die Luft an der Erdoberfläche eine enorme Geschwindikeit wogegen deine 10’000 km/h gar nix sind: a) durch die Erddrehung, b) durch die Rotation der Erde um die Sonne c) durch die Bewegung des Sonnensystems in der Galaxie d) durch die Bewegung der Galaxie im Raum. Lustigerweise kann die Cessna trotzdem drehen, fällt Dir was auf? Ja, genau, ein Bezugsystem das sich mit konstanter Geschwindigkeit zu anderen Bezugsystemen bewegt… Immer wieder eine Hürde das zu verstehen und es widerspricht erst einmal dem Gewohnten, aber so ist es nun einmal, wäre schlimm, wenn nicht.

    Bevor Du ggfs. wieder was dagegen schreibst, lies Dir bitte die Texte hinter meinen obigen Links zur speziellen Relativitätstheorie sowie zum Relativitätsprinzip durch. Falls Du die Beiträge ernsthaft anzweifelst, mag ich zumindest nicht weiter diskutieren, vielleicht ja der andere Peter ;-)

    Gruss,
    Peter

  45. @PeterM:
    wir reden doch komplett aneinander vorbei.
    Willst du mit der Hinweisen bezgl. Relativitätsprinzip darauf hindeuten, dass die kinetische Energie (Massenträgheit) keine Rolle spielt?
    Willst du darauf hindeuten, dass die kinetische Energie von der Windgeschwindigkeit abhängt, da dies das einzig relevante Bezugssstem sei?…

    „Einsteins spezielle Relativitätstheorie bedeutete das Ende der von Newton postulierten Absolutheit von Masse, Zeit und Raum. Im Raum-Zeit-Kontinuum der speziellen Relativitätstheorie sind nur die Raumzeit-Abstände ds2 = dx2 + dy2 + dz2 ? c2dt2 absolut. Räumliche und zeitliche Abstände sowie die Trägheit sind vom Bewegungszustand abhängig. Insbesondere wächst die Trägheit bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit so schnell an, dass diese nicht überschritten werden kann.“
    Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Tr%C3%A4gheit

    Ich kann wirklich nicht ganz folgen.
    IMHO sagt dein Zitat Einsteins, dass es keine Rolle spielen darf von welchem Bezugssystem man es aussieht, es müsse immer das selbe Resultat geben
    (siehe auch: Und Albert Einstein definierte 1905 das Relativitätsprinzip so:[5]

    „Die Gesetze, nach denen sich die Zustände der physikalischen Systeme ändern, sind unabhängig davon, auf welches von zwei relativ zueinander in gleichförmiger Translationsbewegung befindlichen Koordinatensystemen diese Zustandsänderungen bezogen werden.“)

    Ich nehme mal an, dass die Formel zur Berechnungen der kinetischen Energie korrekt ist. Wie berechnet man nun die kinetische ENergie im Vgl. zu den verschiedenen Systemen? Es muss ja (laut dem von dir referenzierten Einstein) jedes mal zum gleichen Resultat kommen.

    PS: ich habe alle Beiträge im Thread min. 2mal genaustens durchgelesen und die Links habe ich auch genau durchgelesen^^…

  46. LOL… habe noch ein bisschen weiter gesucht und bin diesesmal mit einer Portion Glück auf diese Seite gestossen:
    http://homepage.univie.ac.at/Franz.Embacher/SRT/Energie.html

    Warum (@peterM) hast du nicht einfach gesagt, dass die Formel E=0.5m*v^2 falsch sei bzw. nicht anwendbar sei aufgrund der Relativitätstheorie?
    Das hätte jede Diskussion erübrigt..

  47. @BLJ: Ich gehe davon aus, dass wir aneinander vorbeireden, anders kann ichs mir nicht vorstellen ;-) Ich muss zugeben, dass ich mir nicht alles von Dir durchgelesen habe, das habe ich aber auch gleich geschrieben. Es geht hier aber nun einmal um die Eingangsbehauptung von Peter (E) und an der und meinen Aussagen halte ich fest.

    Die Behauptung ist _nicht_, dass die Massenträgheit oder kin. Energie keine Rolle spielt, die Behauptung ist, dass die kin. Energie innerhalb des Bezugsystems Luft(!!!) identisch ist, egal, ob die Luft eine konstante Gegeschwindigkeit (bezogen auf den Boden) hat, oder nicht.

    Genau so, wie es innerhalb unseres Bezugssystems Erde völlig egal ist, ob die Erde um die Sonne mit 10 km/h kreist, oder mit 100000000 km/h. Ich kriege hier genausowenig von der Erd-Sonne Geschwindigkeit mit, wie ich in der Luft in einer Cessna mitbekomme, ob der Wind bezogen auf die Erde eine konstante Geschwindigkeit hat oder nicht. Nimm einen Ballonfahrer, der merkt bei konstantem(!) Wind auch nicht ob es unten am Boden weht oder nicht, fuer ihn ist es windstill.

    Die kinetische Energie ist von einem anderen Bezugsystem aus betrachtet nicht zwangsläufig identisch, das spuert man auch deutlich, wenn z.B. ein Auto fährt mit 50km/h auf ein Auto, welches in die gleiche Richtung mit 40km/h fährt, kracht es stärker, als wenn beide frontal aufeinander zufahren, von daher merkt man deutlich, dass die kinetische Energie sehr wohl vom Bezugsystem abhängt. Aber nochmal, das ist hier nicht direkt das Thema, das Thema ist eigentlich ganz oben von Peter formuliert.
    Auf das Flugzeug wirkt keine andere Kraft bei konstantem Wind, als ohne Wind ab dem Moment, ab dem die Anpassung an den Wind (also kurze Zeit nach dem Start) stattgefunden hat.

    Gruss,
    Peter

  48. PeterM, meine volle Zustimmung!

  49. Peter, na wenigstens reden wir nicht aneinander vorbei :-)

    @BLJ: in meinem Bsp. muss es natürlich „kracht es schwächer“ heissen ;-)

    Gruss,
    Peter

  50. Hallo Peter,

    Sorry für die späte Antwort. Die Kommentare sind ja zahlreich und mangeln nicht an wissentschaftlichen Erklärungsversuchen. Ich war selbst früher Pilot bei LH (A300 FRA NA1) und bei Austrian (MD 80 und B767).
    Bevor ich mich hier tiefen Erklärungsversuchen hingebe, stelle ich einfach meine Meinung dar:
    Du sprichst von einer Kurve. Dabei dreht das Flugzeug von einem Gegenwind in den Rückenwind. Wenn man den Extremfall betrachtet – dann kann man sich den Fall auch ohne Kurve vorstellen. Der Gegenwind dreht auf Rückenwind. Da sich die Luftströmung um die Tragfläche damit schlagartig reduziert, verliert man Auftrieb. Das ist mir selbst schon einige Male bei Gewittern im Anflug passiert. Kein gutes Gefühl. Die Frage ist: Wie schnell bist du relativ zur Stall-Geschwindigkeit in der Kurve bzw. wie schnell fliegst du diese Kurve (wie schnell erfolgt die Kursänderung auf Tailwind Bank 30 oder 60? oder mehr) und wie stark ist die relative Windänderung. Da ich annehme, dass du eine halbwegs normale Kurve fliegst, wird das Abnehmen der relativen Strömungsgeschwindigkeit kaum merkbar sein, da du es automatisch durch eine geringere Steigrate kompensieren wirst. Bei einem Motorsegler und Speed knapp an Stall so wie starker Windänderung, kann ich mir durchaus vorstellen, dass hier ein Stall provoziert wird bzw. der Auftrieb stark nachlässt (mehr Bank – weniger Auftrieb. Kommt auch noch dazu)

    Das ist nur meine persönliche Meinung und ich erhebe natürlich keinen Anspruch auf Richtigkeit.

    Lg Max

  51. Hallo Max, danke für deine Antwort. Du beschreibst aber nicht wirklich das von mir diskutierte Phänomen. Lg, Peter

  52. Hallo Peter, Du liegst da falsch:

    Du vernächlassigst die Zeit, die der Wind benötigt, die träge Masse des Flugzeuges zu beschleinigen. Anschliessend sind wir wieder D’acord.

    Beispiel 1:

    Ich lasse einen Gleitschirm stehend am Boden bei starkem Wind im Groundhandling fliegen.

    Die Trägheit der Masse wird nun durch die Leinen und das Festhalten am Boden simuliert.

    Wenn ich jetzt stehend am Boden eine kehre ‚fliege‘ klappt der Gleitschirm in sich zusammen, da der Wind von hinten kommt.

    Beispiel 2:

    Ich habe einen Fluss mit starker Strömung.

    Ich bin im Wasser, blicke in Strömungsrichtung und werde noch von einem Kollegen durch eine Stange fixiert. Wenn er mich freigibt werde ich nach einigen Sekunden die Flussgeschwindigkeit erreicht haben. Wenn ich aber vorher schnell eine Kehre schwimme, habe ich Rückenstrom. Als Flieger würde ich abstürzen !

    Gruss Norbert

  53. Norbert, zu deinem Beispiel mit dem Gleitschirm: wenn du die Wende so langsam fliegst wie du sie weiter oben in der Luft fliegen würdest, und wenn du den dort entstehenden Höhenverlust auch am Boden kalkulierst, dann fliegst du exakt dieselbe Kurve. Ein „augenblickliches“ Wenden klappt auch in der Höhe nicht. Also KEIN Unterschied…

  54. Yagotta B. Kidding

    Man darf bei Gegenwind in der Tat nicht zu schnell “in den Wind” abdrehen. Auf jeden Fall solle man es um einiges langsamer tun, als bei der Windstille. Es stimmt genau, dass ein plötzliches Manöver des Abdrehens bei Wind EHER eine gefährliche Situation darstellt, als es bei einer Windstille wäre. Am Wasser ist das besonders leicht nachzuvollziehen, man soll sich bloß das Wasser wegdenken, schon ist alles klar, dass ein solches Manöver eine plötzliche Änderung der relativen Geschwindigkeit Fahrzeug-Luft darstelle. In der Luft ist der Unterschied der Geschwindigkeiten Fahrzeug-Luft allerdings sehr groß, was einen dazu verleiten kann, eine geringe Änderung dieses Ratios einfach für ’nichtexistent‘ zu erklären. Das wäre allerdings ein Fehler. Wie gering auch immer, eine geringe Änderung dieses Ratios ist da. Sie ist übrigens noch geringer bei Strahlenflugzeugen; es stommt also nicht dass ein Propellerflugzeug in der hinsicht ‚unsensibel‘ während ein Düsenflugzeug ‚eher sensibel‘ sei. Es ist genau umgekehrt. Aber zurück zu dem eigentlchen Thema.

    Es also genau, dass ein plötzliches Manöver des Abdrehens mit einem Flugzeug bei Windstille deutlich weniger gefährlich sei. Der Unterschied ist zwar nicht allzu groß, es ist also ein Leichtes, hier wegen einiger zusätzlichen Sekunden/Prozente, die man bei einem starken Wind hinzukalkulieren muss, einen Denkfehler zu begehen.

    Die Frage der (zu) engen Kurven bei Windstille (oder auch nicht), sie ist eine gänzlich anders gelagerte. Der Autor vermischt in seinem Posting also 2 Fragen, und versucht die eine zu beantworten unter den Annahmen, die für die andere gelten. Es ist lustig zu schauen wie der Denkfehler entsteht. Gemeinsamkeiten werden überbetont, Unterschiede unter einer völlig falschen (zusätzlich eingeführten) Prämisse weggelassen.

    Aber immerhin, besser einer investigativ denkenden Menschen anzutreffen, als einen, der schon alles weiß. Viele Grüße!

  55. Diese Mär von der Kurve in den Rückenwind ist nicht auszurotten, aber schlichtweg falsch.
    Besonders in Modellfliegerkreisen, aber auch unter „Profis“ hält sich dieses Märchen leider hartnäckig.
    Solange sich Windrichtung bzw. Windgeschwindigkeit nicht ändern (homogener, konstanter Wind), ändert sich auch die Airspeed nicht! Nur die Groundspeed ändert sich.
    Das kann jeder Airline-Pilot im Holding beobachten, wenn er es nicht glaubt.
    Der Abflug vom Gegenwind in den Rückenwind birgt evtl. nur deshalb eine Gefahr, da die Windgeschwindigkeit in der Höhe meist zunimmt. Dadurch verliert man natürlich Airspeed, wenn die Windgeschwindigkeit im Steigflug der Kurve in den „Rückenwind“ zunimmt.
    PS: Bin Modellflieger, Segelflieger und Flugkapitän.
    Viel Spaß noch…

  56. P.S:
    Und noch etwas: Das Flugzeug beschleunigt nicht beim Kurven in den „Rückenwind“ und verzögert nicht beim Kurven „gegen den Wind“. Ein Beschleunigungssensor im Flugzeug würde immer „Null“ Horizontalbeschleunigung anzeigen.
    Das kommt nur einem Beobachter auf dem Boden so vor.
    Es muss dem Flugzeug also weder Energie zugeführt noch entzogen werden, abgesehen von der Kompensation des Lastvielfachen im Kurvenflug. Das hat man bei Windstille aber auch.

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