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Flugtheorie

Wir möchten Ihnen auf den folgenden Seiten einen Einblick in die Flugtheorie geben, Interessierten die Möglichkeit mehr über den Technik eines Segelflugzeuges zu erfahren und darüber hinaus, möchten wir häufige Missverstännisse aufklären, wie beispielsweise, dass Segelflugzeuge Wind zum Fliegen benötigen.

Wie fliegt ein Segelflugzeug?

Weit verbreitet ist der Glaube, dass ein Segelflugzeug zum Fliegen Wind benötigt, was aber keinesfalls stimmt. Segelflugzeuge fliegen auch - und mindestens genauso gut - wenn es windstill ist. Sie unterscheiden sich in ihrer Grundfunktion nicht von anderen Flugzeugen, wie beispielsweise von motorgebtriebenen Flugzeugen, denn auch sie fliegen nur aufgrund eines Auftrieb erzeugenden Tragflächenprofils.

Ein Flugzeug, oder ganz allgemein ein Körper, der von Luft umströmt wird, ist den folgenden Kräften ausgesetzt: Luftwiderstands-, Vortriebs-, Auftriebs- und Gewichtskraft.

Um ein Flugzeug in der Luft halten zu können, müssen diese vier Kräfte ein Kräftegleichgewicht eingehen. Luftwiderstand und Vortrieb in der Horizontalen, Auftrieb und Gewichtskraft in der Vertikalen.

Motorflugzeuge haben zum Erhalt des horizontalen Gleichgewichts einen Motor, ein Segelflugzeug muss einen ständigen Sinkflug eingehen, um dieses Kräftegleichgewicht halten zu können.

Der Flügel

Die Abbildung rechts zeigt das Profil eines Tragflügels. Man kann dabei erkennen, dass die Unterseite weniger stark gekrümmt ist, als die Oberseite. Zweck dieser Form ist es, die Luftströmung in bestimmte Bahnen zu lenken, so dass der gewünschte Auftrieb entsteht.

Dies geschieht dadurch, dass nach dem physikalischen Gesetz von Bernoulli dort Unterruck entsteht, wo die Strömungsgeschwindigkeit höher ist. Aufgrund der stärkeren Krümmung der Oberseite, werden die Luftteilchen auf eine höhere Geschwindigkeit als auf der Unterseite beschleunigt. Auf der Oberseite entsteht somit ein Sogeffekt, auf der Unterseite hingegen ein Druckeffekt. Beide Kräfte wirken nach oben und lassen sich zum Auftrieb zusammenfassen.Dabei ist der Sogeffekt etwa doppelt so groß wie der Druckeffekt.

Wichtige Flugeigenschaften eines Segelflugzeugs:

Mindestgeschwindigkeit:

Ein Flugzeug muss eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit fliegen, um an den Tragflächen genug Auftrieb erzeugen zu können. Abhängig vom Gewicht des Flugzeugs.

Höchstgeschwindigkeit:

Jedes Flugzeug hat auch eine Höchstgeschwindigkeit, die es nicht überschreiten darf, da sonst zu hohe Belastungen für das Flugzeug entstehen können. Abhängig von der Bauweise.

Gleitzahl:

Die Gleitzahl gibt an, wie weit ein Segelflugzeug bei ruhiger Luft gleiten kann. Z.B.: Gleitzahl 50 drückt aus, dass das Flugzeug aus 1000 Meter Höhe 50km weit gleiten kann.


Wie gewinnt ein Segelflugzeug wieder an Höhe?

Während des Gleitfluges verliert der Segler permanent an Höhe. Um nicht nach wenigen Minuten schon wieder Landen zu müssen, muss der Pilot eine Energiequelle finden, die es ihm ermöglicht, die Höhe zu halten bzw. zusätzlich welche dazu zu gewinnen. Diese Energiequellen sind an schönen, sonnigen Tagen zu finden und werden von uns Segelfliegern als Thermik bezeichnet. Es gibt aber noch weitere Formen des Aufwinds: Hangwind und Wellenaufwind.


Thermik:

Thermik entsteht, wenn sich warme Blasen aus Luft vom Erdboden ablösen. Diese Aufwinde bezeichnet man als thermische Aufwinde oder in Kurzform Thermik.

Ein Segelflugzeug fliegt in diesem Aufwindgebiet Kreise, um möglichst lange die steigenden Luftmassen ausnutzen zu können. In unserer Region sind Steigwerte von 2 m/s nichts ungewöhnliches. Bei einem Eigensinken des Segelflugzeugs von 0,5 m/s und einem Steigwert von 2 m/s schafft es ein Segelflugzeug innerhalb von 10 Minuten auf 900 Meter Höhe. Mit dieser Höhe kann das Flugzeug ein neues Thermikgebiet suchen.


Hangaufwind:

Ein am Boden horizontal wehender Wind wird durch einen Berg in die Höhe abgeleitet. Dieser Aufwind reicht oftmals doppelt so hoch wie das Hindernis selbst.

Leider hat der Hangaufwind einige wesentliche Nachteile, wie dass er nur in gebirgigen Gebieten anzutreffen ist und die Höhe, die man mit ihm erreichen kann, sehr begrenzt ist. Hangaufwind ist außerdem abhängig von Windrichtung und -geschwindigkeit.


Wellenaufwind:

Der Wellenaufwind ist dem Hangwind sehr ähnlich. Er unterscheidet sich hauptsächlich darin, dass bei dieser Art des Aufwinds der Wind nicht auf ein Hindernis (z.B. Berg), sondern auf zwei hintereinander liegende Berge trifft. Durch einen Resonanzeffekt wird ein höheres Aufwindfeld erreicht, das teilweise bis zur Stratosphäre reichen kann. Ein weiterer Unterschied zum Hangwind ist, dass man die besten Steigwerte beim Wellenflug nicht über dem ersten, sondern erst über dem zweiten Hindernis erreicht werden. Für solch eine Wellenbildung ist aber nicht unbedingt eine Gebirgskette notwendig, sie kann auch durch atmosphärische Einwirkungen entstehen.



 
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