@Oliver

Zitat:

---

Ein Flugzeug fliegt aufgrund des Auftriebs der von seinen Tragflächen erzeugt wird, eine Rakete aufgrund ihres Schubs.

---

Glaubst Du das wirklich?
Wenn der Schub ausschlaggebend ist, was ist in der Freiflugphase der Rakete?
Ich dachte immer, dass angeströmte Körper aufgrund ihres Profil oder ihrer schrägen
Anströmung einen Auftrieb erfahren? Liege ich da falsch?

@all
Aber meine Frage (an die in der Aerodynamik bewanderten Forenmitglieder) war eigentlich,
gibt es eine formale Zuordnungsmöglichkeit von Fluggeräten zu bestimmten Gruppen aufgrund
ihrer Eigenschaften? Ich hatte die Flügelstreckung angeboten.

Christoph

Geändert von Oliver Arend am 13. April 2006 um 10:42

Hi,

wenn der Motor der Rakete an ist, wird die Rakete schneller. Ist der Motor aus, folgt die Rakete nur noch einer Wurfparabel. Du kannst dir das vorstellen wir ein Ball. Solange der Ball in der Hand des Werfers ist, wird dieser beschleunigt. Danach fliegt er jaa uch weiter ohne jeden Krafteinfluß. Wobei fliegen das falsche Wort ist, er fällt auch wenn er erstmal weiter steigt. Er wird dabei aber immer langsamer und zwar in dem Umfang, wie er beim fallen schneller wird. Gleiches gilt auch für die Rakete. Okay, diese hat Flossen damit die Spitze nach vorne zeigt und somit der geringste Luftwiderstand erzielt wird. Aber von der Physik her verhalten sich beide gleich.
Kommen wir zu den Dingern mit Flügeln dran. Die Aussage, es liegt nur an dem Anströmwinkel würde ich nicht so allgemein halten. Aber vom Prinzip her stimmt es. Je mehr Anströmwinkel, desto mehr Auftrieb. Bis die Strömung abreist. Das was das Flugzeug oben häkt ist in diesem Fall die kinetisch eenerige des Flugzeuges. Da mehr Anstellung mehr Luftwiderstand bedeutet wird das Flugzeug langsamer. Die Strömung sinkt, der Auftrieb sinkt und da Flugzeug kommt runter.
Wenn bei diesem Beispiel hier die V1 fliegt, dann kommen mehrere Sachen ins Spiel:

1. Der Schubvektor des Motors. Geht dieser nicht durch den Schwerpunkt, wird die Rakete eien Kurve fleigen.

2. Der Druckpunkt (Mittelpunkt des Luftwiderstandes). Liegt der nicht in einer Linie mit dem Schwerpunkt, dann dreht sich der Flugkörper in eine günstigere Lage und fliegt somit auch eine Kurve.

3. Anstellwinkel der Tragflächen. Auch diese können dazu führen, das unser Teil eine Kurve fliegt.

Damit also das Modell gerade aus fliegt, müssen alle drei Punkte berücksichtigt werden. Das Problem hier, es treten die Kräfte über die Zeit betrachtet unterschiedlich stark auf. Zuerst der Motor. Dann der Lufwiderstand und die Tragfläche. Das sorgt dafür, dass das Modell eine wilde Flugbahn einnimmt.

Man kann Flugobjekte bestimmten Gruppen zuweisen. Es gibt die beiden Hauptgruppen balistisch und aerodynamisch. Wobei unter aerodynamisch alles was Flügel hat fällt. Okay davor gibt es noch schwer oder leichter als Luft.
Ich würde da aber um später nicht verwirrt zu sein, die Einteilung der Luftfahrtveroordung nehmen.

Gruß

Neil

Geändert von Oliver Arend am 13. April 2006 um 10:42

@Neil:
Wie ist das bei einen Speer?

Aber von der Physik her verhalten sich beide (Rakete und Ball) gleich.
Ich glaube nicht, dass sich eine Rakete (auch eine Papprakete) unter Umweltbedingungen wie
ein Ball verhält. Die Rakete ist keine Punktmasse.
Die Aussage, es liegt nur an dem Anströmwinkel würde ich nicht so allgemein halten.
Körperprofil!

Das was das Flugzeug oben häkt ist in diesem Fall die kinetisch eenerige des Flugzeuges.
Nein! Die relative Bewegung zwischen Körper und Medium!
Wenn das Flugzeug mit der Strömung fliegt, nutzt ihm die kin. Energie nichts!

Christoph

Geändert von Oliver Arend am 13. April 2006 um 10:42

Hi,

ein Speer ist im Prinzip wie eine Rakete. Es gibt aber Regeln im Sport die das anbringen von kleinen Flächen untersagt. Der Speer wird geworfen wie ein Ball. Durch geschickte Wahl des Schwerpunktes, landet er genau mit der Spitze. Die Sportler versuchen jetzt aber den Speer eine etwas andere Aerodynamik zu verpassen. Man sieht das dadruch, das der Speer ihrgendwie mit der Spitze nach oben fliegt. Das geschieht teilweise durch Drall. Der Speer zeigt den ganz Flug über in fast die gleiche Richtung. Da druch bekommt er keine balistische Flugbahn sondern eine etwas gestreckte, weil er etwas gleitet wie ein Flugzeug.
Da kommen wir dann auch zu dem Punkt das die Rakete nicht ganz exakt wie ein Ball ist wegen der Masseverteilung. Nun, der Ball hat auch eine Masseverteilung. Ist er mit Luft gefüllt, ist die gesamte Masse zum größten Teil außen. Nur weil er Rund ist wirkt es wie ein Punkt. Dadurch hat der Ball in alle Achsen das gleiche Flächenträgheitsmoment. Bei einem Stab wie eine Raket ist das dann anders verteilt. Um die Längsachse ein sehr kleines Moment, mit der Längsachse dann schon ein weit höeres weil ja die Masse einen längeren Hebelarm hat.
Da aber die Kraftvektoren der einzelnen Massen gemittelt werden können, ist die Flugmechanik der Massen bei Ball und Stab gleich. Die Aerodynamik ist da aber teilweise sehr unterschiedlich.

In gewisser weise doch. Der Ansatz das die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Medium und Körper entscheidend ist ist richtig, aber wenn ich die Energiezustände von Medium und Köper zu einem fixen Punkt bestimme, so stelle ich fest, das der Körper immer eine höhere kinentische Energie haben muss damit er fliegt. Ist die kinetische Energie gleich dem des Medium fällt er runter, weil es auch keine Geschwindigkeitsdifferent mehr gibt.
Man sollte da schon von kinetischer Energie reden. Denn wenn der Körper langsamer wird auf Grund von Luftwiderstand fällt er. Durch das fallen wandelt er aber potentielle Energie wieder in kinetische Energie um.
Wir können uns darauf einigen, das man besser die Geschwindigkeitsdifferenz von Medium und Körper nimmt um den Auftrieb zu berechnen, aber die kinietische Energien betrachtet um die LFugleistung zu bestimmen.

Jetzt könnte man noch ein Sonderfall betrachten. Die Luft strömt den Körper so schnell an, das er gerade in der Luft stehen bleibt. Somit wäre der Körper deiner Meinung nach ohne kinetische Energie. Der Körper fällt aber stättig um irgendwo die Energie her zu bekommen um gegen den Luftwiderstand an zu kommen. Warum tut mir dann der Körper weh wenn ich den af dem Kopf bekomme wenn er doch garkeine kinetische Energie mehr besitzt?

Gruß

Neil

Geändert von Oliver Arend am 13. April 2006 um 13:03

Ein Speer fliegt wie ein Ball. Genauso wie die Rakete. Die Rakete (und vllt. auch der Speer, nicht so sicher) haben jedoch noch aerodynamische Eigenschaften, die sie immer mit der Spitze in Flugrichtung zeigen lassen. So haben sie den geringsten Strömungswiderstand (wie Neil schreibt). Die Rakete kann somit aufgrund ihrer geringen Ausdehnung gegenüber ihrer Flugbahn und der konstanten Widerstandsfläche als ein Ball einer bestimmten Größe angesehen werden (nach Brennschluss). Auch Bälle unterliegen dem Luftwiderstand, dieser ist aber aufgrund ihrer hohen Dichte noch eher zu vernachlässigen als bei unseren Pappraketen.

Du hast aber Recht, die Flugdynamik ist noch um einiges komplizierter als von Neil beschrieben...

> Aber meine Frage (an die in der Aerodynamik bewanderten Forenmitglieder) war eigentlich,
gibt es eine formale Zuordnungsmöglichkeit von Fluggeräten zu bestimmten Gruppen aufgrund
ihrer Eigenschaften? Ich hatte die Flügelstreckung angeboten.

War aber eine schlechte Idee ;-)

Was meinst Du denn für Gruppen? Ich hätte da anzubieten:
- Luftschiff (starr, nicht-starr)
- Ballon (Heißluft, Gas)
- Flugzeug (Segel, Motor, Jet (Unterschall, Überschall))
- Rakete
- Helikopter

Die Eigenschaften die zur Unterscheidung dieser Gruppen anzuwenden sind sind wohl eindeutig. Schwieriger wirds bei bestimmten Anwendungen: Drohne, Marschflugkörper, Standardsegler, Rennsegler, Hochleistungssegler, Motorsegler, Business-Jet, Kampfjet, Airliner, abgefahrene Versuchsflugzeuge der NASA...

Ich weiß ja nicht wie Du Dir Deine formale Zuordnungsmöglichkeit vorstellst, aber für mich ist das alles ne relativ klare Sache, wie bei Autos auch (Motorrad, Auto, Lkw, Panzer, dann wiederum die Anwendungen...).

Oliver

Ein Speer fliegt wie ein Ball.
Gibt es einen Unterschied zwischen Kurs- und Bahnwinkel?

Einordnung der V1
Problem: Der Anfänger möchte ein Ding stabil fliegen lassen.
Wann kann er versuchen, das Ding nach Barrowman zu berechnen?
Wann sollte er dies unterlassen?

Für bodo stand nach seinem Versuch die Frage, was muss ich tun
damit die V1 fliegt. Wenn er nur die praktischen Vorschläge umsetzt,
erfährt er damit noch lange nichts über den physikalischen Hintergrund.

Daher bezog sich meine Frage darauf, bis zu welcher Größe der Flügelstreckung
man sinnvoll Barroman anwenden kann. Beim Raketengleiter geht das sicher nicht
mehr! Aber woher soll das der Anfänger wissen, wenn er es nicht gesagt bekommt.
Und die Händler bieten nun mal verschiedene Modelltypen an, so dass der
Unbedarfte (vielleicht manchmal) der Unterstüzung bedarf.

Christoph
PS
Ab wann ist man kein Drechsel-Lehrling mehr?

Geändert von tr0815 am 13. April 2006 um 11:57

> Gibt es einen Unterschied zwischen Kurs- und Bahnwinkel?

Ja, klar. Der Ball hat keinen Kurswinkel, weil man an einem Ball kein körperfestes Koordinaten-System festmachen kann (zumindest nicht sinnvoll). Und beim Speer kann der Kurs- vom Bahnwinkel abweichen. Trotzdem folgen Speer und Ball in guter Näherung derselben Flugbahn.

Die Flügelstreckung hat einen Einfluss auf Barrowman (wenn das Deine Frage nun beantwortet), wenn ich mich recht entsinne -- kleine Prüfung mit RockSim bestätigt das. Irgendwann müsste aber der Einfluss des Körperrohrs auf die Flossen, der damit berücksichtigt sein sollte, wohl aufhören, alles was danach noch an Flosse kommt wird wohl ungefähr denselben Effekt haben. Der Luftwiderstand, auf den bei gegebenem Cz die Streckung Einfluss hat, wird bei Barrowman ja nicht berücksichtigt. Insofern sind die Formeln von Barrowman m.E. auf geringe Streckungen ausgelegt, habe die Herleitungen nicht im Kopf. Das heißt nicht, dass man die prinzipiellen Ansätze von Barrowman nicht auch auf Flugkörper mit Steuer-, Leit- oder Tragflächen großer Streckung anwenden könnte. Man sollte nur die Formeln nicht mehr auf viele Stellen hinterm Komma genau nehmen. Es gibt ja auch andere Fälle in denen man sich nicht auf die Ergebnisse der Formeln verlassen kann oder sollte: Die V2 wäre nach Barrowman kaum stabil zu bekommen.

Die V1 ist in der Bausatzversion mit ebenen Flächen zwar nicht mehr dazu geeignet, nach Barrowman berechnet zu werden, die Denkansätze sind aber dieselben. Das Ganze führt zu der Überlegung, dass eine Schwerpunktlage vor der Vorderkante der Tragfläche einen stabilen Flug ergeben sollte -- ein Schwerpunkt weiter hinten vermutlich auch, aber das wäre schon wieder quantitativ. Von Gleitflug hat niemand gesprochen, und das ist auch utopisch.

Man sollte Barrowman spätestens dann ignorieren, wenn Tragflächen, die Auftrieb erzeugen, zum Einsatz kommen. Diese erzeugen automatisch auch Momente, die man dann wieder gesondert berücksichtigen und ausgleichen müsste.

Oliver

Geändert von Oliver Arend am 13. April 2006 um 13:18

> Der Ansatz das die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Medium und Körper entscheidend ist ist richtig, aber wenn ich die Energiezustände von Medium und Köper zu einem fixen Punkt bestimme, so stelle ich fest, das der Körper immer eine höhere kinentische Energie haben muss damit er fliegt.

Oooooh, ganz schlechter Ansatz, Neil. Gegenbeispiel: Ein Modellflugzeug von 100 g, dass sich mit 5 m/s relativ zu mir bewegt, und ein Atmosphärenausschnitt von ca. 1000 m^3 ^= 1230 kg mit ca. 1 m/s. Die Atmosphäre hat eindeutig die höhere kinetische Energie, trotzdem fliegt das Modellflugzeug. Nimmst Du einen A380 von 500 Tonnen und 5 m/s, hat dieser die höhere kinetische Energie, er wird trotzdem nicht fliegen...

> Durch das fallen wandelt er aber potentielle Energie wieder in kinetische Energie um.

Richtig. Dieses Phänomen schimpft sich bei uns Phugoide und beschreibt die langsame Vertikal-Schwingung eines Flugzeuges nach einem Schub- oder Höhensteuerausschlag. Lässt sich aber wiederum auf die Geschwindigkeit zurückführen (wenn auch nur aus einer Gleichgewichtslage herauslinearisiert, Geschw. geht ja quadratisch in die kin. Energie ein).

> Wir können uns darauf einigen, das man besser die Geschwindigkeitsdifferenz von Medium und Körper nimmt um den Auftrieb zu berechnen

Ja.

> aber die kinietische Energien betrachtet um die LFugleistung zu bestimmen.

Nein. Die kinetische Energie wird bei gewissen Vorgängen zur Herleitung oder Erklärung verwendet, Kenngröße bleibt die Geschwindigkeit. Außerdem kann man kin. Energie _ganz_ schlecht messen.

> Warum tut mir dann der Körper weh wenn ich den af dem Kopf bekomme wenn er doch garkeine kinetische Energie mehr besitzt?

Falsches Koordinatensystem ;-)

Oliver

Geändert von Oliver Arend am 13. April 2006 um 13:27

Zitat:

---

In gewisser weise doch. Der Ansatz das die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Medium und Körper entscheidend ist ist richtig, aber wenn ich die Energiezustände von Medium und Köper zu einem fixen Punkt bestimme, so stelle ich fest, das der Körper immer eine höhere kinentische Energie haben muss damit er fliegt.

---

Was geschieht, wenn man den Körper als Bezugssystem nimmt? Dann ist dessen kinetische Energie = 0, kleiner kann sie nicht werden. Neil als Flugpassagier müsste schliessen: wir werden gleich alle in den Tod stürzen!

Zitat:

---

Ist die kinetische Energie gleich dem des Medium fällt er runter, weil es auch keine Geschwindigkeitsdifferent mehr gibt.

---

Mal abgesehen davon, dass ich bei verschiedener Masse durchaus die gleiche kinetische Energie haben kann, vergisst dieses Argument auch völlig, dass die Geschwindigkeit eine gerichtete Grösse ist. Wenn sich Luft und Körper in verschiedene Richtungen bewegen, bei gleicher kinetischer Energie, gibt es immer noch einen deutlichen Geschwindigkeitsunterschied. Die skalare Grösse Energie kann niemals alles wiedergeben, was in der Geschwindigkeit steckt.

Aber man weiss aus dem Physikunterreicht ja auch, dass für Betrachtungen der Dynamik weder die Energie noch die Geschwindigkeit die richtigen Grössen sind, sondern dass man den Impuls heranziehen sollte. Und bei der Energie ist die kinetische Energie allein ebenfalls nicht sinnvoll, zum Beispiel wegen der Abhängigkeit vom Benzugssystem, und weil sie keine Erhaltungsgrösse ist.

Zu welchem Schluss auch immer diese Diskussion kommt, sie müsste, um sinnvoll zu sein, in folgendem Szenario eine eindeutige Aussage machen. Wenn man zwei Flugkörper in einander deformiert (morpht), müsste es einen genau definierten Punkt geben, wo ein Flugzeug aufhört ein Flugzeug zu sein und zu einer Rakete wird. Mit genügend Schub und geeignet schlauer Steuerung kann man ja wohl alles in der Luft halten, also sollte die Unterscheidung möglich sein. Ich glaube nicht, dass dass ohne endlose Debatten gehen wird.

Und dann gibt es noch ein paar Spezialfälle, die auch abgedeckt sein müssen, zum Beispiel den: wenn ein Flugzeug zu einem Parabelflug ansetzt , die Triebwerke auschaltet und einer auftreibsfreien ballistischen Bahn folgt, ist es dann eine Rakete in der Freiflugphase?

Wahrscheinlich wäre es einfacher, sich auf den Standpunkt zu stellen, dass man ein Flugzeug oder eine Rakete erkennt, wenn man es/sie sieht. Und wenn man das nicht sofort kann, dann wird wohl von beidem genug darin sein, dass man endlos darüber debattieren kann, welche Definition man auch immer gefunden hat. Dass Begriffe keine klaren Definitionen haben, ist übrigens nichts ungewöhnliches. Wer das nicht glaubt, soll es doch mal mit "Technologie" und "Innovation" versuchen. Weltweit streiten sich Patentämter und Patentanwälte zu diesem Thema, das ist ein eigener Wirtschaftszweig.

Die Geschichte erinnert mich an die zwecklosen Diskussionen, ob ein Geschütz nun eine Kanone oder eine Haubitze sei. Da gibt es doch tatsächlich Armeen, die haben eine Panzerhaubitze, die eigentlich eine Kanone ist.

Zitat:

---

Wenn man zwei Flugkörper in einander deformiert (morpht), müsste es einen genau definierten Punkt geben, wo ein Flugzeug aufhört ein Flugzeug zu sein und zu einer Rakete wird. Mit genügend Schub und geeignet schlauer Steuerung kann man ja wohl alles in der Luft halten, also sollte die Unterscheidung möglich sein. Ich glaube nicht, dass dass ohne endlose Debatten gehen wird.

---

Schön wäre das. Nehmen wir die X-15. Ist mehr Rakete als Flugzeug oder doch nicht? Die landete ja wie ein Flugzeug.
Dann gibt es noch die Idee der Liftingbodies. Ein Flugkörper ohne Tragfläche sondern der Rumpf erzeugt den Auftrieb. Wurde als erste Idee für einen Raumgleiter genommen. Ist das noch ein Flugzeug oder eine Raumkapsel?

Zitat:

---

Was geschieht, wenn man den Körper als Bezugssystem nimmt? Dann ist dessen kinetische Energie = 0, kleiner kann sie nicht werden. Neil als Flugpassagier müsste schliessen: wir werden gleich alle in den Tod stürzen!

---

Das denke ich immer nur wenn der Kaptain seine "Hallo ich bin der Pilot" Tour durch die Reihen macht .
Bei Energiebetrachtungen sollte man immer die System miteinander betrachten die für den Vorgang wichtig sind.
Ich als Innenleben des Flugzeuges habe keinen Einfluß auf das fliegen selber. Also muss man mich auch nicht betrachten (gibt eh nichts zu sehen). Das ganze geht sogar so weit, wenn man in dem Flieger sitztund sich vorstellt, der fliegt ja garnicht sondern wir sitzen in einem Warteraum mit lauter nicht funktionierender Klimaanlage, dann bekommt man das tatsächlich hin, das man denkt man fliegt nicht.

Gruß

Neil