Windkurven
oder:
Was die Lehre auch nicht glaubt
Ersterscheinung 15.8.10
Stand 21.4. 11


Zur Einleitung der Schocker bei You Tube (anklicken. Wenn es nicht funktioniert, der volle Link: www.youtube.com/watch?v=DFWMBT1zDlI&feature=related), der zeigt, um was es geht. Natürlich gibt es tausende von Piloten die dazu sagen "Da hat der schönen Mist gebaut!" Sie irren sich. Bei gleichen Umständen (Wind, Motorausfall, Rückkehrkurve) wäre ihnen allen das selbe passiert, der betroffene Pilot war kein Anfänger, im Gegenteil.

Folgendes Gedankenexperiment: ein Segelflugzeug kreise über einer großen Ebene im Wind. Es hat eine Geschwindigkeit von 60 km/h und der Wind 30 km/h. Die Sonne stehe senkrecht darüber am Himmel. Ein Motorradfahrer fahre im Schatten des Flugzeugs mit diesem mit. Er muß dabei mit dem Wind mit 90 km/h fahren und gegen den Wind mit 30 km/h. Das heißt, daß er seine und des Motorrads Masse bei jedem Vollkreis des Flugzeugs von 30 auf 90 km/h beschleunigen und von 90 wieder auf 30 km/h abbremsen muß. Ein Windmesser auf dem Lenker des Motorrades würde aber permanent 60 km/h Geschwindigkeit gegenüber der Luft anzeigen. In radialer Umfangsrichtung würde ein Beschleunigungsmesser anzeigen, daß der Motorradfahrer beim Verfolgen des Flugzeugs sich im Mitwind mit diesem beschleunigten und im Gegenwind mit diesem abbremsen muß.
Das Segelflugzeug tut das geliche: es macht das Beschleunigen mittels Höhenverlust und das Abbremesen mittels Höhengewinn, indem der Pilot es so steuert, um seine Geschwindigkeit gegenüber der Luft beizubehalten. Das macht er aber unbewußt, also ohne dabei zu denken. Ein guter Pilot fliegt `automatisch´ und wundert sich in Sonderfällen manchmal, warum er eigentlich am Knüppel zieht oder drückt, weil es durchaus erforderlich ist. Das vom Auge gesehene geht direkt zur Hand, ohne daß das Bewußtsein bzw. die Denke dabei informiert wird. Das Resultat: kein Pilot glaubt das zuvor beschriebene (weil auch alle glauben, sie wüßten schon alles und es könne nichts Neues mehr geben), weshalb es diese Unfälle vielleicht nicht einmal so selten
gibt.

Für Massen ist der Bezugspunkt, dem gegenüber sie ihre kinetische Enegie besitzen, die Erde.
Das gilt für alle Körper, egal, ob sie die Erdoberfläche berühren oder sich etwas oberhalb bewegen.
Der Bezugspunkt für Massenträgheitswirkungen springt nicht auf die Luft über,
weil sich ein Flugzeug nicht mehr mit seinen Rädern auf dem Erdboden aufstützt sondern kinetisch auf die
Luft.
Wer das anzweifelt, muß allgemeingültig, also nicht nur für das Fliegen, nachweisen,
daß Bezugspunkte für physikalische Größen springen können.
Daß es für die physikaliche Größe Massenträgheit
(noch) keinen expliziten kausalen Bezugspunkt gibt,
erlaubt niemals die Benutzung beliebiger Bezüge wie hier der Luft für ein Flugzeug, das fliegt
und der Erde, so lange es rollt:
auch die Massenträgheit eine Flugzeugs reagiert nur zu einem einheitlichen Bezupunkt.
Auch für die Aerokinetik gibt es keine Ausnahmen von der allgemeingültigen Physik!

Beim Flug gegen den Wind ist die kinetische Energie eines Flugzeuges klein, beim Flug mit dem Wind groß, was  Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen bedarf. Der Motorradfahrer merkt das deutlich, da er Gas geben und bremsen muß, der Pilot dagegen bemerkt es normalerweise nicht, sondern nur dann, wenn er darauf sensibilisiert
ist.
Diese Sensibilierung beginnt bei Segelflugpiloten damit, daß bestimmte Beobachtungen aufsummiert werden, die
bei starkem Wind in Platzrunden auftreten. In den Kurven zum Queranflug und insbesondere in der Landekurve treten immer weg zu ziehende  Geschwindigkeitsanstiege auf, also scheinbares Steigen. In beiden Kurven ist dieser Masseneffekt dadurch am deutlichsten, da sie meist mit kleineren Radien geflogen werden. Die nächste Sensibilisierungsstufe ist die Beobachtung, daß nach dem Ausklinken beim Windenstart nach der Geschwindigkeitseinpegelungsstrecke in/nach der Kurve zum Querabflug scheinbar unbedeutend leicht nachgedrückt werden muß.  Das gleiche tritt dann wieder bei der Kurve in den Parallelflug auf. Das ist nur dadurch auffindbar, weil es bei jedem Flug so ist, also nicht Zufälligkeiten bei einzelnen Flügen, deswegen haben auch nur Fluglehrer die Voraussetzung, das durch viele gleichartige Flüge merken zu können.
Ein Motorflugzeug mit seiner etwas groben Art der Steuerung ist zur Findung des Windeffektes ungeeignet, zumal es auch mit höherer Geschwindigkeit und größeren Radien geflogen wird. Außer, wie der Unfall mit der Tiger Moth zeigt, die Verhältnisse sind extrem: kleine Geschwindigkeit und kleiner Kurvenradius. Der verunglückte Pilot hat sich sicherlich bis zuletzt gefragt "was ist da nur los?" Eine Vermutung, daß er etwas falsch gemacht haben könnte, konnte ihm nicht kommen, es wurde ihm nichts dergleichen gelehrt.

Fliegen muß ein Flugzeug gegenüber der Luft,
seine träge Masse aber muß sich gegenüber der Erde bewegen!
(Die Erdoberfläche ist nicht der kausale Bezugspunkt,
er repräsentiert ihn
aber für das Fliegen auf der Erde)   

Schauen wir in die Natur:
Ein Vogel, der dahin will, wohin der Wind weht, kann gegen den Wind oder mit ihm starten. Was passiert dabei? Der Wind sei so stark, daß der Vogel gegen ihn in der Luft scheinbar stillsteht. Der Vogel mache keine Flügelschläge, er soll ja mit einem Flugzeug verglichen werden können.

Startet der Vogel mit dem Wind, so muß er sich sofort fast senkrecht fallen lassen, um die Fallgeschwindigkeit dann durch Abfangen zu einer Vorwärtsgeschwindigkeit werden zu lassen. Die Vorwärtsgeschwindigkeit gegenüber der Erde muß doppelt so groß sein wie seine Geschwindigkeit gegenüber der Luft.

Startet er gegen den Wind, so braucht er nur ein bißchen hoch zu wippen und fliegt auf der Stelle. Gegenüber der Luft hat er seine normale Geschwindigkeit. Gegenüber der Erde steht er aber noch still, hat also keinen Bewegungsimpuls. Da er mit dem Wind wohin will, steuert er eine Kurve und: es geht abwärts. Evtl. stark abwärts. Seine 180Grad-Kurve wird also ein mehr oder weniger steiler Sturzflug. Das macht der Vogel aber nicht um Jagdflieger zu spielen, sondern: das ist unvermeidbar! Er kann gar nicht anders ohne sonst abzutrudeln. Der Vogel muß Energie aufnehmen um seinen Impuls gegenüber der Erde zu erhöhen, er muß auch hier gegenüber der Erde doppelt so schnell werden um seine Normalgeschwindigkeit gegenüber der Luft zu haben. Das Abfallen aus der Höhe beim Start mit dem Wind verlagert sich beim Start gegen den Wind in die Kurve. Je enger die Kurve, um so sichtbarer.
In beiden Fällen verbraucht der Vogel den gleichen Höhenverlust, um aus seiner geringen (hier null) Geschwindigkeit gegenüber der Erde gegen den Wind zu der hohen mit dem Wind zu kommen.

All das hat der Pilot in der verunglückten Tiger Moth nicht gewußt, da das
weltweit in keiner Ausbildung vermittelt wird. Die Ausbilder und die Gutachter erkennen es auch nach diesem Unglück nicht. Der abgestürzte Doppeldecker vom Typ Tiger Moth, ein sehr gutmütiges Flugzeug, hatte nach nur wenig mehr als der 90"-Kurve aus dem Gegenwind heraus keine ausreichende Geschwindigkeit mehr gegenüber der Luft und stürzte senkrecht ab. Der Pilot mußte und wollte wegen der Air-Walkerin auf dem Flügel ja auch sowie so langsam wie möglich fliegen. Für eine sichere Landung geradeaus wäre sogar mit zwischenzeitlich leicht überzogenem Flugzustand noch ausreichend Höhe da gewesen, da mehr Geschwindigkeit gegenüber der Luft bestand.

Da ein Flugzeug gegenüber einem Vogel und auch normalem Wind eine wesentlich höhere Geschwindigkeit besitzt, werden die Wind-Effekte dementsprechend kleiner bis fast unmerkbar. In Grenzfällen aber, so auch bei diesem Unglück, schlagen sie tödlich zu. Für die Flugausbildung ist zu ergänzen:

Ein Flugzeug wird gegenüber der Luft beim Eindrehen in den Mitwind langsamer, beim Eindrehen in den Gegenwind schneller.

Feedback: 

Wie voraussehbar, glaubt es keiner. Das schlagendste Argument dagegen ist, daß man es mit GPS-Systemen nicht erkennen würde.
Folgender Versuch:
Man versuche, bei  Wind einen Vollkreis zu fliegen und die Höhe dabei konstant zu halten. Bei der Höhe geht es dabei aber um einzelne Meter!!!!
Im freien Fall geht es nach einer Sekunde um 5 m abwärts. Die Fallgeschwindigkeit, die dabei erreicht wird, ist 10 m/s, also 36  km/h. Diese Geschwindigkeitserhöhung/-erniedrigung erreicht man, wenn man das Flugzeug 5 m nach unten drückt, bzw. wenn man 5 m/s höher zieht. Aber nur, wenn das auch mit einem Wirkungsgrad von 1 passiert. Beim Durchsaken wird man zwar vertikal schneller, aber nicht vorwärts! Nach aufwärts verliert man aber entscheidend mehr an Fahrt, was ja zu den Malheuren führt. 
Also: mit einem genauen GPS-Höhenmesser bei Wind einen Vollkreis fliegen, egal in welcher Höhe, und beobachten, wie gezogen bzw. gedrückt werden muß, um auf Kosten der Fahrt die Höhe zu halten und zu bedenken, daß nur 5 m Höhenänderung eine Geschwindigkeitsänderng von 36 km/h bedeutet!

Viel Erfolg!

flugtheorie.de