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MenuHEIMATLUFTFAHRTMENSCHENURSPRUNGWISSENSCHAFTVERBINDUNGÜBERSICHTKONTAKT Lassen Sie uns jetzt das Verhältnis zwischen Flügellast und Energie betrachten. Wenn bei einer konstanten Geschwindigkeit die Flügellast erhöht wird, muss die vertikale Geschwindigkeit des Downwash erhöht werden, um das auszugleichen. Das wird erreicht, indem man den Anstellwinkel erhöht. Wenn das Gesamtgewicht des Flugzeuges verdoppelt würde (sagen wir, bei einer 2-g Kurve), und die Fluggeschwindigkeit bliebe konstant, müsste die vertikale Geschwindigkeit der Luft verdoppelt werden, um die erhöhte Flügellast auszugleichen. Die induzierte Energie verhält sich proportional zu der Last, multipliziert mit der vertikalen Geschwindigkeit der umgeleiteten Luft, die beide verdoppelt wurden. Deshalb hat der induzierte Leistungsbedarf um den Faktor vier zugenommen! Und so verhält sich induzierte Leistung proportional zur Last im Quadrat.

Eine Art, die Gesamtenergie zu messen, ist, die Höhe des Kraftstoffverbrauchs zu betrachten. Schaubild 16 zeigt den Kraftstoffverbrauch im Verhältnis zum Bruttogewicht für ein großes Transportflugzeug, das mit einer konstanten Geschwindigkeit fliegt (abgeleitet aus tatsächlichen Daten). Da die Geschwindigkeit konstant ist, ergibt sich die Änderung des Kraftstoffverbrauchs aus der Änderung der induzierten Energie. Die Daten werden durch eine Konstante (parasitische Energie) und einen Ausdruck bestimmt, der sich mit dem Quadrat der Last ändert. Dieser zweite Ausdruck entspricht dem, was wir in unserer Diskussion zu Newton über den Einfluss der Last auf die induzierte Energie vorausgesagt haben.

Kraftstoffverbrauch und Gewicht
Abbildung 16. Kraftstoffverbrauch und Gewicht bei einem großen Transportflugzeug

Die Zunahme des Anstellwinkels bei erhöhter Last hat einen weiteren Nachteil außer dem Bedarf für mehr Energie. Wie in Schaubild 12 gezeigt, reißt bei einem Flügel schließlich die Strömung ab, wenn die Luft der Oberfläche nicht mehr folgen kann, d.h. wenn der kritische Winkel erreicht wird. Schaubild 17 zeigt den Anstellwinkel als Funktion der Fluggeschwindigkeit für eine bestimmte Last und für eine 2-g Kurve. Der Anstellwinkel, bei dem die Strömung abreißt, ist konstant und nicht eine Funktion des Flügellast. Der Anstellwinkel nimmt zu mit der Last und die Abrissgeschwindigkeit nimmt zu mit der Quadratwurzel der Last. Daher erhöht die Vergrößerung der Last in einer 2-g Kurve die Geschwindigkeit, bei der die Strömung am Flügel abreißt, um 40%. Eine Zunahme der Flughöhe würde die weitere Zunahme des Anstellwinkels in einer 2-g Kurve bedeuten. Das ist der Grund, warum Piloten den "beschleunigten [Hochgeschwindigkeits-] Strömungsabriss" üben, der veranschaulicht, dass bei einem Flugzeug bei jeder Geschwindigkeit Strömungsabriss auftreten kann, denn für jede Geschwindigkeit gibt es eine entsprechende Last, die Strömungsabriss verursacht.

Anstellwinkel und Geschwindigkeit
Abbildung 17. Anstellwinkel und Geschwindigkeit bei Horizontalflug und 2g-Kurve

WEITER (Wirbelschleppen)
Quelle:
David Anderson,
Scott Eberhardt




Wie sie fliegen
(Überblick):



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