6.6  Besondere Betriebsverfahren und -gefahren

Special operational procedures and hazards

 

Das Kapitel 6.6 „Besondere Betriebsverfahren und - gefahren“ ist unterteilt in:

 

6.6.1  Langsam und schnell fliegen

Zweck dieser Übung ist es, sich mit dem Verhalten des Segelflugzeugs und der Bedienung der Steuerungen im Langsam- und Schnellflug vertraut zu machen.

Langsam fliegen

  • Luftraum-Beobachtung; bevor diese Übung geflogen wird, ist zwingend der Luftraum zu prüfen. Fliege einen Vollkreis (Kontrollkreis) und kontrolliere, dass der Luftraum unter dir frei ist und sich keine anderen Luftfahrzeuge in der Nähe befinden.
  • Halte das Segelflugzeug mit der Nase knapp über dem Horizont und achte auf

               abnorm niedriges Horizontbild,

              verminderte Geräuschentwicklung,

              geringe Ruderkräfte („weich werden“ des Seitenruders)

              Vibrationen des Segelflugzeugs.

  • Ziehe den Steuerknüppel langsam weiter, bis die Strömung abreißt oder das Flugzeug in einen Sackflug übergeht.
  • Ausleiten: Nachlassen des Steuerknüppels und das Horizontbild wieder in seine normale Position bringen
  • Wenn du sehr langsam fliegst, denke daran, dass die Möglichkeit des Trudelns besteht (wenn das passiert, Seitenruder gegen die Drehrichtung und Knüppel nachlassen auf neutral, bei Ende der Drehung weich abfangen).

Diese Übung wirkt einfach, denn du hast sie bereits während der Grundausbildung gemacht. Dennoch ist es gut, diese Übung hin und wieder in verschiedenen Flugzeugtypen zu wiederholen. Mache dir dies zur Gewohnheit, zum Beispiel nach einem Thermikflug, wenn deine Flugzeit ohnehin fast vorbei ist.

Das ist kein Ratschlag von „mach was du willst", sondern bewusstes Fliegen nach den Regeln:

  • Luftraum-Beobachtung, insbesondere auch unter dem Segelflugzeug,
  • dann die Übung starten,
  • gut registrieren, was genau passiert,
  • und die Fluglage ordnungsgemäß ausleiten.

Es macht keinen Sinn, die Sackflug-Übung mit der Nase weit über dem Horizont durchzuführen. Es mag zwar spektakulär sein, die Nase so schön fallen zu lassen, aber um auf die Anzeichen des überzogenen Flugzustands zu achten, ist es sinnvoll, die Nase nur knapp über dem Horizont zu halten und sich sehr langsam der Überziehgeschwindigkeit zu nähern.

Schnell fliegen

  • Luftraumbeobachtung
  • Fliegen mit ca. 150 km/h, Trimmung entsprechend anpassen
  • Mit dem Steuerknüppel Kurven fliegen und erleben, wie das Segelflugzeug bei höheren Geschwindigkeiten darauf reagiert
  • Erhöhe die Geschwindigkeit auf 70 % der Höchstgeschwindigkeit, ziehe dann den Steuerknüppel ruhig zurück (Nase leicht über dem Horizont) und gehe sanft in die normale Fluggeschwindigkeit über.

Wirkung der erhöhten Geschwindigkeit

Bei einer (niedrigen) Fluggeschwindigkeit von 85 km/h kannst du große Bewegungen mit dem Steuerknüppel ausführen. Du kennst die Ruderkräfte und deren Wirkung, weil du dies schon oft erlebt hast.

Wenn du die Geschwindigkeit erhöhst, reagiert das Segelflugzeug heftiger und es treten größere Belastungen auf.

150 km/h-Geschwindigkeit

Bei gutem thermischem Wetter fliegst du mit höheren Geschwindigkeiten von einem Aufwind zum nächsten vor. Fliege 150 km/h. Stelle die Trimmung auf diese Geschwindigkeit ein und gib nun (etwas vorsichtiger) wieder recht große Steuerknüppel-Ausschläge.

Du wirst sofort feststellen

  • die erhöhten Ruderkräfte,
  • die heftige Reaktion des Segelflugzeugs auf Ruderausschläge (durch die erhöhte Geschwindigkeit ist die Wirkung der Ruder viel größer geworden)
  • das höhere Horizontbild und
  • die Kräfte an den Luftbremsen, wenn du diese vorsichtig mit fester Hand öffnest (durch die Geschwindigkeit werden sie mit großer Kraft herausgesaugt).

70% Höchstgeschwindigkeit

Wenn es keine Turbulenzen oder starke Thermik gibt, fliege mit 70 % der zulässigen Höchstgeschwindigkeit. Du darfst nur noch kleine, kontrollierte Ruderausschläge (weniger als 1/3 des Maximums) geben, da sonst die Kräfte auf das Segelflugzeug zu groß werden.

Achte bei dieser Geschwindigkeit auf

  • die sehr hohen Ruderkräfte,
  • die Wirkung von schon sehr kleinen Ruderbewegungen
  • das viel höhere Horizontbild

Bringe dann die Nase leicht über den Horizont, um die Geschwindigkeit in Höhe umzuwandeln und zur normalen Fluggeschwindigkeit zurückzukehren.

Kräfte auf ein Segelflugzeug beim schnellen Fliegen

Wenn du aus einem Schnellflug hochziehst, spürst du, wie die g-Kräfte schnell zunehmen. Daher ist es notwendig, das Segelflugzeug kontrolliert aus dem Schnellflug zu ziehen. Wenn du den Knüppel in einem Zug zurückziehst, kannst du das Segelflugzeug überlasten. Sobald du den Knüppel nachlässt, ist die Belastung bereits deutlich geringer. Du musst die hohe Geschwindigkeit langsam reduzieren, denn wenn du zu schnell ziehst, überlastest du das Segelflugzeug.

Die Stärke, mit der du aus einem Sturzflug hochziehst, kann auch am g-Messer abgelesen werden. Mit 1g ist die normale Anziehungskraft gemeint, die die Erde auf dich und das Segelflugzeug ausübt. Bei 2g erfährst du eine doppelt so große Kraft.

Abb. 6.6.1 1 G MesserAbb. 6.6.1.1  G-Messer

Ein Segelflugzeug wird so gebaut, dass es ein geringes Gewicht hat und gleichzeitig ausreichend stabil ist, um es sicher zu fliegen. Es muss für den Verwendungszweck ausreichend stabil sein. Ein Kunstflug-Segelflugzeug muss stabiler sein als eine LS4, die nicht für Kunstflug konstruiert worden ist, auch wenn sie einige wenige Kunstflugfiguren fliegen darf.

Um ein Segelflugzeug sicher zu fliegen, musst du dich innerhalb der zugelassenen Grenzen des Segelflugzeugs bewegen. Bei Beantragung der Musterzulassung gibt der Hersteller an, ob das Segelflugzeug zur Kategorie Utility oder zur Kategorie Aerobatic gehört. In der EASA CS-22 sind die Anforderungen aufgeführt, die ein Segelflugzeug erfüllen muss.

Unten siehst du, welche Belastungsfaktoren ein Segelflugzeug aushalten muss, ohne Schaden zu nehmen.

Mit VA ist die Manövergeschwindigkeit gemeint. Das ist die Geschwindigkeit, bei der der gelbe Bereich auf dem Fahrtmesser beginnt. Oberhalb dieser Geschwindigkeit dürfen keine plötzlichen vollen Ruderausschläge gemacht werden, da die Belastungen auf das Luftfahrzeug dann zu hoch sein können. Du siehst, dass ein Luftfahrzeug wie die LS4 am Anfang des gelben Bereichs auf dem Fahrtmesser eine Kraft von mindestens dem 5,3-fachen des Eigengewichts ohne Schaden aufnehmen können muss.

Bei VNE (der maximal zulässigen Geschwindigkeit in ruhiger Luft) muss die LS4 eine Kraft vom 4-fachen ihres Eigengewichts aufnehmen können.

 

Abb. 6.6.1 2 BelastungsgrenzenAbb. 6.6.1.2  Belastungsgrenzen

 

Diese Grenzwerte finden sich auch in den Farb-Bereichen auf einem Fahrtmesser wieder:

1 grüner Bereich - sichere Fluggeschwindigkeit;

2 gelber Bereich - mache nur begrenzte Ruderausschläge, besonders bei turbulentem Wetter in Verbindung mit möglicher hoher Belastung des Segelflugzeugs (Ruderausschläge weniger als 1/3 des maximalen Ausschlags); der Beginn des gelben Bereichs wird als VA (die Manövergeschwindigkeit) bezeichnet;

3 rote Markierung - VNE (Velocity Never Exceed) Höchstgeschwindigkeit, die nicht überschritten werden darf;

 

 

Abb. 6.6.1 3 Fahrtmesser

Abb. 6.6.1.3  Fahrtmesser

 

 

Bei diesem Fahrtmesser beginnt der gelbe Bereich bei 200 km/h. Oberhalb dieser Geschwindigkeit darfst du keine vollen Ruderausschläge mehr geben und bis zur maximal zulässigen Geschwindigkeit in ruhiger Luft VNE dürfen die Ausschläge nicht mehr als 1/3 betragen. Größere Ausschläge überlasten das Segelflugzeug. 

VA  ist die Manövergeschwindigkeit, bis zu der volle Ruderausschläge gegeben werden dürfen, bezogen jedoch nur auf ein Ruder (Stichwort "Rolling G"). In Kapitel 5.5.2 Abfangbelastungen wird hierauf näher eingegangen. Lies dazu auch das Kapitel 8.2.3 Belastungen an einem Segelflugzeug. Wenn die zusätzlichen Belastungen des Segelflugzeugs aus den Steuerbewegungen des Piloten resultieren, dann spricht man von Manöverlast.

VRA ist die zulässige Höchstgeschwindigkeit in starker Turbulenz. Wenn man ein Segelflugzeug in turbulenter Luft fliegt und das Segelflugzeug durch eine plötzliche Vergrößerung des Anstellwinkels durch turbulente Luft eine viel größere Auftriebskraft erhält, als notwendig ist, um das Segelflugzeug-Gewicht zu tragen, dann nennt man das Böenlast.

Hohe Manöverlasten in Verbindung mit Böenlasten in turbulenter Luft können zu einer übermäßigen Belastung des Segelflugzeugs führen.

Bei Leichtflugzeugen gilt in der Regel: VRA ist gleich VA. Für Segelflugzeuge ist der Beginn des gelben Bereichs also auch die maximale Geschwindigkeit für das Fliegen in starker Thermik oder bei starken Turbulenzen.

Wenn du mit sehr hohen Geschwindigkeiten fliegst, musst du darauf achten, dass du innerhalb der Betriebsgrenzen des Segelflugzeugs bleibst.

 

Abb. 6.6.1 2 Langsamflug

 Abb. 6.6.1.4  Langsamflug

 

Zu langsam fliegen

Überzieh-Übung:

  • Keine losen Gegenstände im Segelflugzeug;
  • Luftraum-Beobachtung; bevor diese Übung geflogen wird, ist zwingend der Luftraum zu prüfen. Fliege einen Vollkreis (Kontrollkreis) und kontrolliere, dass der Luftraum unter dir frei ist und sich keine anderen Luftfahrzeuge in der Nähe befinden.
  • Lerne die Anzeichen des Überziehens kennen;
  • Ausleiten: Bewege den Knüppel nach vorne und fliege schneller.

Bei diesem Flug üben wir, was passiert, wenn wir beginnen, zu langsam zu fliegen. Der Zweck dieser Übung ist es, die Anzeichen kennenzulernen, die einem „Strömungsabriss" vorausgehen, damit ein Strömungsabriss dich nicht überrascht. Es geht auch darum, wie man nach einem Strömungsabriss den Normalflug wieder herstellt.

Die Theorie des Überziehens

Die Tragflächen sorgen für den Auftrieb des Segelflugzeugs. Die Luft strömt an der Oberseite des Flügelprofils mit einer höheren Geschwindigkeit als an der Unterseite. Bei schneller strömender Luft ist der Druck geringer. Durch den Geschwindigkeitsunterschied an der Ober- und Unterseite des Tragflügels entsteht ein Druckunterschied an der Unter- und Oberseite des Flügels. Unten herrscht ein Überdruck und oben ein Unterdruck. Diese Druckdifferenz bewirkt eine nach oben gerichtete Kraft. Diese Kraft wird als Auftrieb des Flügels bezeichnet (siehe die Abbildung).

Abb. 6.6.1 3 Auftrieb

Abb. 6.6.1.5  Auftrieb

Der Winkel zwischen der Richtung der Luftströmung und der Sehne des Profils ist der Anstellwinkel α. Der Auftrieb ist A. Die Resultierende aus dem Auftrieb A und dem Widerstand W ist die Luftkraft L.

Wenn Du schneller fliegst, strömt die Luft schneller um die Flügel. Die Druckdifferenz zwischen Ober- und Unterseite des Flügels nimmt zu und damit auch der Auftrieb A.

Der Auftrieb nimmt auch zu, wenn wir den Anstellwinkel α erhöhen, weil die lokalen Geschwindigkeiten auf der Oberseite des Profils zunehmen und auf der Unterseite abnehmen. Die Druckdifferenz an der Ober-/Unterseite des Flügels steigt und damit auch der Auftrieb A.

Diese Vergrößerung des Anstellwinkels α kann nicht unbegrenzt fortgesetzt werden. Bei einem Winkel von ca. 15° zur Strömungsrichtung kann die Luftströmung nicht mehr der Oberseite des Profils folgen und löst ab (siehe Bild). Der Auftrieb A sinkt und der Luftwiderstand W steigt stark an.

Abb. 6.6.1 4 Strömungsabriss

Abb. 6.6.1.6  Strömungsabriss

Der Anstellwinkel α ist so groß, dass der Auftrieb A abnimmt und der Widerstand W zunimmt: der Flügel wird überzogen.

Gleichgewicht von Auftrieb und Gewicht

Zuvor wurde beschrieben, dass sich Auftrieb und Gewicht nahezu im Gleichgewicht befinden. Die Geschwindigkeit und der Anstellwinkel beeinflussen den Auftrieb. Wenn du also die Geschwindigkeit erhöhst, verringert sich der Anstellwinkel und wenn du die Geschwindigkeit verringerst, vergrößert sich der Anstellwinkel. Wenn wir mit normaler Geschwindigkeit fliegen, haben wir normalerweise einen Anstellwinkel von etwa 6° bis 7°. Wenn der Anstellwinkel über den kritischen Anstellwinkel (ca. 15°) erhöht wird, wird das Segelflugzeug überzogen.

Für eine stabile Fluglage um die Querachse wird mit dem Höhenleitwerk mit einem geringen negativen Einstellwinkel gerade so viel Abtrieb erzeugt, dass zusammen mit dem Schwerpunkt des Segelflugzeugs vor dem Druckpunkt (Angriffspunkt der Luftkraft) ein Momentengleichgewicht erzielt wird.
Bei Verlangsamung der Geschwindigkeit bis zum beginnenden Strömungsabriss am Tragflügel verringern sich der Auftrieb am Tragflügel und der Abtrieb am Höhenleitwerk, das noch in „gesunder Strömung“ liegt. Die Nase des Segelflugzeugs sinkt und das Segelflugzeug gewinnt wieder an Geschwindigkeit (Längsstabilität).

Es gibt Segelflugzeuge, die bei beginnendem Strömungsabriss am Flügel nur leicht in den Sackflug und schnell ins Trudeln gehen! Die meisten Segelflugzeuge sind nicht so harmlos, wie die ASK21!

 Abb. 6.6.1 5 Einstellwinkel

Abb. 6.6.1.7  Einstellwinkel

Der Einstellwinkel ist der Winkel, den der Flügel (und das Höhenleitwerk) mit der Längsachse des Segelflugzeugs bildet.

In der Ausbildungs-Übung „Windenstart“ wird gelehrt: "Steigwinkel allmählich erhöhen". Wenn Du den Steigwinkel plötzlich erhöhst, indem du den Steuerknüppel zu schnell nach hinten ziehst, überschreitest du den kritischen Anstellwinkel (ca. 15°). Die Strömung am Flügelprofil reißt ab, der Auftrieb am Flügel bricht zusammen und das Segelflugzeug stürzt ab.

Erhöhte Überziehgeschwindigkeit

Der Strömungsabriss kann auch bei höheren Geschwindigkeiten als ca. 65km/h auftreten. Wird der kritische Anstellwinkel überschritten, kommt es zum Strömungsabriss.

Berücksichtige immer eine erhöhte Überziehgeschwindigkeit:

  • beim Windenstart (die zur Gewichtskraft vektoriell zu addierende Seilkraft führt zu erhöhter Flächenbelastung);
  • beim Fliegen von steileren Kurven (scheinbares Kurvengewicht führt zu erhöhter Flächenbelastung);
  • beim Fliegen mit Wasserballast (erhöhte Flächenbelastung)

beim Fliegen mit nassen oder verschmutzten Flügeln (Strömungsabriss tritt bei einem Anstellwinkel von weniger als 15° auf).

Vorsichtsmaßnahmen

Bevor du die Überzieh-Übung durchführst, solltest du folgende Vorsichtsmaßnahmen treffen:

  • Überprüfe, dass sich keine losen Gegenstände im Segelflugzeug befinden,
  • ziehe die Gurte ordnungsgemäß fest
  • und stelle die Trimmung auf normale Fluggeschwindigkeit ein.

Diese Übung sollte nicht über bebauten Gebieten, über Menschenmengen oder gegen die Sonne durchgeführt werden.

Übung

Zuerst fliege einen Vollkreis, beobachte den Luftraum und prüfe, ob sich andere Luftfahrzeuge unter dir befinden. Halte dann die Tragflächen horizontal und ziehe den Steuerknüppel langsam zu dir hin.

Abb. 6.6.1 8 Abkippen Geradeausflug

Abb. 6.6.1.8  Abkippen Geradeausflug

Die Geschwindigkeit wird geringer (1). Halte die Nase leicht über dem Horizont. Das Segelflugzeug hat nun eine Tendenz, die Nase nach unten zu nehmen. Reduziere weiter die Geschwindigkeit. Ziehe den Steuerknüppel immer mehr (erhöhe den Anstellwinkel), um die Nase über dem Horizont zu halten, bis der kritische Anstellwinkel erreicht ist. Dann ist das Segelflugzeug überzogen und geht in den Sackflug über (2). Die Nase sinkt ab. Du beendest diese Situation sofort, wenn du den Steuerknüppel wieder nachlässt und nach vorne bewegst (3). Wenn du dies sofort machst, geht das Segelflugzeug nicht ins Trudeln.

Bevor am Flügel des Segelflugzeugs die Strömung abreißt, gibt es eine Reihe von Warnsignalen:

  • Steuerknüppelposition weit gezogen;
  • hohe Nasenposition;
  • Es wird still;
  • geringe Ruderkräfte, geringe Ruderwirksamkeit;
  • Schütteln des Segelflugzeugs aufgrund der abgelösten Luftströmung über dem Flügel und das Auftreffen dieser turbulenten Luftströmung auf das Höhenleitwerk.

Ausleitverfahren

Lasse den Steuerknüppel nach und nimm Fahrt auf. Wenn die Nase absinkt, nimmt das Segelflugzeug selbst Geschwindigkeit auf. Aber wenn du weiter am Steuerknüppel ziehst, wirst du wieder langsam. Die meisten Schul-Segelflugzeuge* haben ein sehr harmloses Überziehverhalten. Sie geben eine deutliche Warnung aus. Manche Segelflugzeuge sind so harmlos, dass, wenn man den Steuerknüppel weiter zieht, keine schlimmen Dinge passieren. Sie gehen einfach in einen starken Sinkflug über, bei dem das Segelflugzeug durch die Turbulenzen der abgerissenen Strömung, die auf das Leitwerk treffen, schüttelt. Wir nennen dies einen Sackflug.

Es ist jedoch sehr wichtig, immer aufmerksam auf die Überziehsignale zu reagieren. Das Ausleiten sollte ohne lange zu überlegen erfolgen. Das Ausleiten erfolgt durch Nachlassen des Steuerknüppels und Einnehmen einer ausreichenden Geschwindigkeit.

*Schul-Segelflugzeuge sind Segelflugzeuge wie z.B. die ASK21 und die ASK23. Sie haben ein gutmütiges Flugverhalten und sind einfacher zu fliegen, als Leistungs-Segelflugzeuge.
Leistungs-Segelflugzeuge haben ein anderes Flügelprofil, wodurch sie besser gleiten (bei gleicher Höhe eine größere Strecke zurücklegen), aber oft bei zu geringen Fluggeschwindigkeiten ein weniger harmloses Überziehverhalten haben.

 

6.6.2  Steilkurven fliegen

Je mehr Querneigung, desto schneller fliegen!

Die Überziehgeschwindigkeit in einer Kurve ist höher als im Geradeausflug.

Im Geradeausflug wirkt der Auftrieb senkrecht nach oben. Im Kurvenflug steht der Auftrieb noch immer lotrecht auf der Tragfläche, jedoch durch die Querneigung nicht mehr in Gegenrichtung zur Gewichtskraft des Segelflugzeugs.

Der Auftrieb wird aufgeteilt in eine horizontale und in eine vertikale Komponente. A1 ist so groß wie das Gewicht des Segelflugzeugs, A2 so groß wie die Zentripetalkraft im Kurvenflug.

Bei gleichbleibender vertikaler Komponente A1 (… das Gewicht des Segelflugzeugs ändert sich ja nicht!) wird der Auftrieb A umso größer, je steiler die Kurve geflogen wird.

Damit erhöhen sich das „scheinbare“ Kurvengewicht und damit die Flächenbelastung. Erhöhte Flächenbelastung führt zu erhöhter Mindestgeschwindigkeit (wie z.B. auch ein Wasserballast).

Das heißt, dass beim Kurvenflug die Überziehgeschwindigkeit mit größer werdender Querneigung zunimmt.

 Abb. 6.6.2 1 Auftrieb

Abb. 6.6.2.1  Auftrieb

 

 

 Abb. 6.6.2 1 Steilkurve

Abb. 6.6.2.2  Steilkurve

 

Wenn wir davon ausgehen, dass der verfügbare Auftrieb zum Tragen des Gewichts beim Geradeausflug 100 % beträgt, dann stehen bei einem Winkel von 45° nur 70 % zur Verfügung. Besonders bei steileren Kurven müssen wir dieses berücksichtigen.

Bei steileren Kurven nimmt das „scheinbare Gewicht“ aufgrund der G-Kräfte zu. Das Lastvielfache (g-Belastung) wird erhöht; damit muss auch die Tragkraft (Auftrieb) zunehmen. Zunehmendes Lastvielfaches führt zu einer höheren Flächenbelastung, die zu erhöhter Überziehgeschwindigkeit führt.

D.h., beim Kreisflug ist zu berücksichtigen, dass mit zunehmender Querneigung auch die Überziehgeschwindigkeit zunimmt. Der Auftrieb steigt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit (doppelte Geschwindigkeit ist 4-facher Auftrieb).

Die Tabelle zeigt den Anstieg der Überziehgeschwindigkeit für verschiedene Querneigungen.

Querneigung                     Erhöhung der Überziehgeschwindigkeit

      20°                                                            + 3%

      30°                                                            +7%

      45°                                                            +20%

      60°                                                            +41%

Für Kreise mit 30°-Querneigung musst du deine Fluggeschwindigkeit nur leicht erhöhen. Bei steilerem Kreisen muss die Geschwindigkeit deutlich erhöht werden.

 

6.6.3  Kurvenwechsel bei steilen Kurven

Kurvenwechsel bei steilen Kreisen

  • Luftraumbeobachtung
  • Je mehr Querneigung, desto mehr Geschwindigkeit
  • Einkreisen bis ca. 60° Querneigung
  • Horizont einhalten
  • Nase des Segelflugzeugs gut am Horizont halten und sicherstellen, dass Querneigung, Horizontbild und Geschwindigkeit konstant bleiben.
  • Übergang von einer Kurve zur nächsten entgegen gerichteten Kurve beobachten.
  • Nur die Querneigung ändert sich (wechselt), das Horizontbild bleibt gleich und die Nase bewegt sich gleichmäßig entlang des Horizonts in die andere Richtung.

Theorie „Kräfte im Kurvenflug“

Unten siehst du ein Segelflugzeug

  • ohne Querneigung,
  • eines mit 30° Querneigung und
  • eines mit 60° Querneigung.

Welche Veränderungen sind zu erkennen?

 

Abb. 6.6.2 1 Auftrieb

Abb. 6.6.3.1  Kräfte im Kurvenflug

 

Im Bild links befindet sich der Auftrieb A direkt entgegengesetzt dem Gewicht G. Der Auftrieb A ist ungefähr gleich dem Gewicht G.

Im Kurvenflug im Bildmitte und rechts wirkt auf das Segelflugzeug die nach außen gerichtete Zentrifugalkraft Z. Diese muss durch die horizontale Komponente des Auftriebs ZP (Zentripetalkraft) ausgeglichen werden. Die horizontale Komponente (Zentripetalkraft ZP) verleiht dem Segelflugzeug eine Zentripetalbeschleunigung. Mit anderen Worten: Diese Kraft bewirkt, dass das Segelflugzeug einen Kreis fliegt, anstatt geradeaus zu fliegen.

Die Vertikalkomponente des Auftriebs A ist wiederum ungefähr gleich dem Gewicht G.

Die Kombination aus Zentrifugalkraft Z und Gewicht G ergibt die Kraft GK, das scheinbare Kurven-Gewicht. Du empfindest das so, als ob du schwerer geworden bist und du zusätzlich in deinen Sitz gedrückt wirst.

Das Lastvielfache (g-Belastung) wird erhöht; damit muss auch die Tragkraft (Auftrieb) zunehmen. Zunehmendes Lastvielfaches führt zu einer höheren Flächenbelastung, die zu erhöhter Überziehgeschwindigkeit führt. D.h., bei Steilkreisen muss die Fluggeschwindigkeit erhöht werden.

Für das mittlere Bild (Querneigung 30°) benötigen wir einen Auftrieb A = 1,15 x Gewicht G, und für das rechte Bild (Querneigung 60°) einen Auftrieb A = 2 x Gewicht G. Wir brauchen also doppelt so viel Auftrieb.

Der Auftrieb hängt von der Geschwindigkeit und dem Anstellwinkel ab. Der Auftrieb steigt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit.

Praxis

Das Fliegen von sauberem steilen Kurvenwechsel bei konstanter Geschwindigkeit ist recht schwierig und eine gute Übung für die volle Kontrolle über das Segelflugzeug. Begrenze das Üben von steilen Kreisen auf einen Vollkreis; längeres Verweilen in einem Steilkreis macht wenig Sinn und gerade das richtige Ein- und Ausleiten erfordert die meiste Übung.

Prüfe zuerst, ob sich in der Nähe andere Luftfahrzeuge befinden; dies wirst du während der Übung regelmäßig tun. Dann erhöhe die Geschwindigkeit und leite gleichzeitig eine koordinierte Kurve ein. Schaue regelmäßig über die Nase des Segelflugzeugs zum Horizont. Du kannst dann sehen:

  • ob du die Nase in der richtigen Höhe am Horizont hältst
  • ob du die Querneigung konstant hältst
  • ob die Drehgeschwindigkeit konstant bleibt
  • ob du aus der Kurve schiebst oder in die Kurve schmierst (du kannst das am Faden sehen)

Die gesamte Kurve sollte schiebefrei geflogen werden.

Beim Steilkreisen will aufgrund des Auftriebsverlusts bei starker Querneigung das Segelflugzeug die Nase senken. Wenn die Nase zu sinken beginnt, solltest du nicht versuchen, die Nase mit Seitenruder am Horizont zu halten (Slippen), sondern den Knüppel ziehen. Wenn du in einer Steilkurve nicht genug am Knüppel ziehst, geht das Segelflugzeug in eine Steilspirale über.

Beim Kreisen hat der kurvenäußere Tragflügel eine höhere Geschwindigkeit, als der kurveninnere Tragflügel. Dieser (minimale) Geschwindigkeitsunterschied führt zu einer Auftriebs-Differenz von Außenflügel zu Innenflügel (bei gleichem Anstellwinkel ist der Auftrieb abhängig von der Geschwindigkeit). Durch den höheren Auftrieb am Außenflügel will die Kurve immer steiler werden, die Schräglage will zunehmen. Diese Auftriebs-Differenz ist durch leichte Betätigung des Querruders in Richtung Außentragflügel (abstützen; Gegenquerruder) auszugleichen.

Erfolgt das Abstützen nicht oder nun unzureichend, wird das Segelflugzeug bei steileren Kreisen an Querneigung zunehmen und die Nase nach unten nehmen (Tauch-Kurve, später Steilspirale).

Beim Ausleiten einer Steilkurve musst du den Knüppel rechtzeitig nachlassen, um die Nase am Horizont zu halten. Fliege dann ein wenig geradeaus und versuche es noch ein paar Mal.

Wenn alles gut geht, kannst du beginnen, Vollkreise zu fliegen. Auch hier gilt: Zuerst den Luftraum beobachten, vor allem in Richtung der Kurve, und erst dann die Kurve einleiten. Achte darauf, dass deine Steilkurve nicht in einen Spiralsturz übergeht (Abstützen!)!

 

Abb. 6.6.2.1 Thermikfliegen

Abb. 6.6.4.1  Steilspirale

 

6.6.4  Ausleiten aus einer Steilspirale 

  • Steilspirale mit Quer- und Seitenruder ausleiten, und den Sturzflug sofort, jedoch keinesfalls abrupt abfangen;
  • Höchstgeschwindigkeit keinesfalls überschreiten, ggf. frühzeitig die Luftbremsen (mit fester Hand) ausfahren.

In einer Steilspirale bewirkt das Ziehen des Steuerknüppels kein Ansteigen der Nase, sondern verringert nur den Kurvenradius. Wenn die Nase zu niedrig ist, wird die Geschwindigkeit nur noch höher. Verringere mit Quer- und Seitenruder deine Querneigung und ziehe dann die Nase vorsichtig zum Horizont zurück. Wenn die Geschwindigkeit zu hoch wird, fahre vorsichtig, mit fester Hand, die Luftbremsen aus, um ein Überschreiten der Betriebsgrenzen zu vermeiden. Beachte, dass die Luftbremsen bei hohen Geschwindigkeiten mit großer Kraft herausgesaugt werden. Ziehe den Steuerknüppel kontrolliert und vermeide zu große Lastvielfache. Die Betriebsgrenzen bei geöffneten Luftbremsen (Lastvielfaches maximal 3,5 g) sind im Handbuch des Segelflugzeugs aufgeführt.

 Abb. 6.6.2 1 Auftrieb

Abb. 6.6.4.2  Belastung im Kurvenflug

Das Bild rechts zeigt, dass bei 60° Querneigung eine g-Belastung von doppeltem Gewicht auftritt. Bei mehr als 60° nehmen die g-Kräfte schnell zu. Bei einer Querneigung von 80° steigt die g-Kraft auf 5g. Diese Kräfte sind auch deutlich spürbar (versuche, einen Fuß zu bewegen). Ein unkontrolliertes Ziehen am Steuerknüppel führt zur Überlastung des Segelflugzeugs. Deshalb musst du die Steilspirale mit Quer- und Seitenruder ausleiten und das Segelflugzeug sanft aus dem Sturzflug abfangen.
Bevor du beispielsweise eine Linkskurve einleitest, drehe deinen Kopf nach rechts, um sicherzustellen, dass kein Luftfahrzeug von hinten oder rechts von dir kommt. Und dann scanne in einer Bewegung den Luftraum in Höhe des Horizonts vor dir und dann weiter in Richtung der Kurve. Das Scannen ist in Ordnung, aber bei Steilkreisen mit hohen g-Belastungen musst du darauf achten, dass du keine schnellen Drehbewegungen mit dem Kopf machst. Eine schnelle Drehung des Kopfes während des Kreisens kann zu Orientierungslosigkeit führen.

 

6.6.5  Slippen und Slip im Landeanflug

  • Übe das Slippen ohne und mit Luftbremsen zunächst in der Höhe. Um die Richtung im Seitengleitflug (Slip) kontrollieren zu können, sind gerade Straßen, Eisenbahnen oder markante Fixpunkte als Richtungsweiser zu nehmen.
  • Luftraumbeobachtung! Denke daran, dass Du beim Slippen den Luftraum in Richtung der höheren Tragfläche nur schlecht beobachten kannst!
  • Beginne den Slip mit normaler Fluggeschwindigkeit. 
  • Slippe zu der Seite, von der der Wind kommt. 
  • Leite den Slip mit dem Querruder ein. Das negative Wendemoment unterstützt das Einleiten mit seiner entgegengesetzten Drehung um die Hochachse.
    Ist die gewünschte Querneigung erreicht, wird nach entgegengesetzter Drehung um die Hochachse dann der Gierwinkel durch entsprechenden Seitenruderausschlag beibehalten, worauf sich der stabile Slip von selbst einstellt. 
  • Ziehe den Steuerknüppel etwas, um die Nase auf Höhe der Normalfluglage zu halten. 
  • Steuer den Gleitflug so, dass die gewünschte Flugrichtung beibehalten wird. 
  • Wenn die Geschwindigkeit ansteigt oder du die gewünschte Flugrichtung nicht einnehmen kannst, breche den Slip ab, kehre zur normalen Fluglage zurück und beginne erneut. 
  • Beim Landeanflug beende den Slip immer deutlich über 10 m. 
  • Senke die Nase und nimm mit dem Höhenruder wieder das normale Horizontbild im Landeanflug ein. Beende nachfolgend durch gleichzeitiges Seiten- und Querruder den Slip und kontrolliere Geschwindigkeit / Längsneigung für den Landanflug. 
  • Achte im weiteren Landeanflug auf genügend Geschwindigkeit; kontrolliere den weiteren Gleitpfad mit den Luftbremsen.

In den Anfangsjahren des Segelfluges hatten die Segelflugzeuge keine Luftbremsen. Bei den Gleitwinkeln der ersten Segelflugzeuge waren sie weniger nötig. Es war jedoch notwendig, eine Möglichkeit zu haben, den Gleitpfad so zu beeinflussen, dass eine Ziellandung möglich ist. 

Ein gezielt herbeigeführter Schiebeflug verursachte einen wesentlich höheren Luftwiderstand und dieser Widerstand bewirkte eine Erhöhung der Sinkgeschwindigkeit. Wenn man ein wenig zu hoch anflog, dann slippte man ein wenig. Wenn man viel zu hoch anflog, slippte man mehr. Die große Rumpffläche der Segelflugzeuge machte es leicht, zu slippen. Bevor man über Land gehen durfte, musste man gut slippen können, um Ziellandungen machen zu können. 

Heutzutage haben Segelflugzeuge Luftbremsen. Die Verwendung von Luftbremsen ist einfacher und effektiver.

Dennoch ist für jeden Überlandflug die Beherrschung des Slips zusätzlich zu den Luftbremsen im Landanflug zwingend erforderlich, um bei einer Außenlandung eine Ziellandung sicherzustellen!

Ziel der Übung „Slippen“ ist, zu lernen, die Sinkgeschwindigkeit mit und ohne Luftbremsen zu erhöhen, um bei einer Außenlandung im Falle eines falsch geplanten Landeanflugs durch Einsatz von Luftbremsen und Slip steiler absteigen zu können.

Abb. 6.6.5 1 Auftrieb

Abb. 6.6.5.1  Auftrieb und Gewicht

Theorie

In diesem Bild fliegt das Segelflugzeug mit waagrechten Flügeln. Der Auftrieb A ist fast gleich dem Gewicht (A ≈ G). Das Segelflugzeug wird geradeaus geflogen.

 Abb. 6.6.5 2 Auftrieb im Slipp

Abb. 6.6.5.2  Auftrieb im Slip

Im zweiten Bild wird das Segelflugzeug mit Querruder nach links und Seitenruder nach rechts geflogen (gekreuzte Ruder). 

Das Segelflugzeug gleitet (slippt) durch die Seitenkomponente des Gewichts G1 in Richtung des unteren Flügels. Der Nebeneffekt der Querneigung ist das Einkreisen in den Kurvenflug, aber das "Gegenseitenruder" verhindert ein einkreisen. Daher steht der Rumpf in einem Winkel zur Luftströmung, wodurch eine Querkraft D entsteht, die G1 entgegengesetzt ist.

Die schräge Anströmung des Seitenleitwerks versucht, das Segelflugzeug nach links zum Gieren zu bringen (Wetterfahneneffekt), was aber durch einen (oft vollen) Ausschlag des Seitenruders 'rechts dagegen' verhindert werden kann. 

Durch die seitliche Anströmung bekommt der untere Flügel mehr Auftrieb als der obere Flügel (V-Stellung, oberer Flügel teilweise im Lee des Rumpfes), so dass du das Querruder in Richtung des unteren Flügels ausschlagen musst, um die Querneigung zu halten. 

Der schräg angeströmte Rumpf verursacht eine erhebliche Erhöhung des Luftwiderstands und dadurch ein erhöhtes Sinken. 

Abb. 6.6.5 3 Segelflugzeug im Slipp

Abb. 6.6.5.3  Segelflugzeug im Slip

Die Flugrichtung liegt zwischen dem niedrigen Flügel und der Nase. Beim Slippen zeigt der Faden zum oberen Flügel; du spürst deutlich, wie dein Körper gegen die Rumpfseite (an der Seite des unteren Flügels) gedrückt wird.

Gleitet das Segelflugzeug in Richtung des linken unteren Flügels, befindet sich das Segelflugzeug in einem Links-Slip.

Gleitet das Segelflugzeug in Richtung des rechten unteren Flügels, befindet es sich in einem Rechts-Slip.

6.6.5 4 Segelflugzeug im SlipAbb. 6.6.5.4  Segelflugzeug im Slip

Ausführung

Die Slip-Übung wird zunächst im Doppelsitzer unter Aufsicht eines Segelfluglehrers durchgeführt. Übe das Slippen zunächst in der Höhe. Um die Richtung im Seitengleitflug (Slipp) kontrollieren zu können, sind gerade Straßen, Eisenbahnen oder markante Fixpunkte als Richtungsweiser zu nehmen. Wenn du dieses beherrschst, verwende den Slip im Landeanflug.

Slippen misslingt am Anfang oft. Es ist nützlich, ein paar Dinge zu wissen, bevor du mit dem Slippen beginnst, um zu verstehen, was passiert, wenn das Slippen fehlschlägt. 

Slippen im Landeanflug 

  • Fliege die Platzrunde höher, damit du den Endanflug mit einer größeren Höhe beginnst 
  • Fahre nach der Landekurve die Luftbremsen aus.
  • Bringe das Segelflugzeug mit ausgefahrenen Luftbremsen in einen Slip. Lass die Tragfläche in die Richtung hängen, von der der Wind kommt. 
  • Beende den Slip oberhalb von 10 m. Senke die Nase und nimm mit dem Höhenruder wieder das normale Horizontbild im Landeanflug ein. 
  • Beende nachfolgend durch gleichzeitiges Seiten- und Querruder den Slip und kontrolliere Geschwindigkeit / Längsneigung für den Landanflug.
  • Achte im weiteren Landeanflug auf genügend Geschwindigkeit; kontrolliere den weiteren Gleitpfad mit den Luftbremsen

Einleiten eines Slips aus dem Geradeausflug 

Leite den Slip mit dem Querruder ein. Das negative Wendemoment unterstützt das Einleiten mit seiner entgegengesetzten Drehung um die Hochachse. Ist die gewünschte Querneigung erreicht, wird mit dem Seitenruder gegengesteuert, worauf sich der stabile Slip von selbst einstellt. Ziehe den Steuerknüppel, um die Nase auf Höhe der Normalfluglage zu halten.

Lass die Tragfläche in die Richtung hängen, von der der Wind kommt.

Abb. 6.6.5 6 Ruderstellung Slipp

Abb. 6.6.5.5  Slip gegen den Wind

Beeinflussung der Flugrichtung durch mehr oder weniger Seitenruder und mehr oder weniger Querneigung 

Bei Querneigung gleitet das Segelflugzeug in Richtung des niedrigen Flügels. Dadurch entsteht am Seitenleitwerk der Wetterfahneneffekt, dem durch einen „Gegen"-Ausschlag des Seitenruders entgegengewirkt wird. Mit dem Querruder hältst du den unteren Flügel so weit unten, dass das Segelflugzeug in die gewünschte Richtung weiterfliegt. 

Wenn du es richtig machst, ist dies eine stabile Fluglage und es herrscht ein Gleichgewicht der Kräfte und Momente. 

  • Wenn sich die Nase beim Links-Slip zu sehr nach rechts bewegt, gib mehr Querruder oder weniger Seitenruder. 
  • Wenn sich die Nase beim Links-Slip nach links bewegt (Gieren in Richtung des unteren Flügels), korrigiere das mit weniger Querruder oder mehr Seitenruder.

Geschwindigkeit während des Slips 

Der Slip wird mit der normalen Landegeschwindigkeit eingeleitet. Während des Slippens ziehst du den Knüppel, um die Nase auf Höhe der Normalfluglage zu halten. Wenn die Nasenposition zu hoch ist, lasse den Knüppel ein wenig nach.

Bei einem guten Slip beginnst und endest du mit der gleichen Geschwindigkeit. Während des Slips ist dein Fahrtmesser unbrauchbar, weil das Pitotrohr und die statische Druckabnahme schief geblasen werden. Dadurch zeigt der Fahrtmesser eine falsche Geschwindigkeit an. 

Abb. 6.6.5 7 Strömung im Slipp

Abb. 6.6.5.6  Strömung im Slip 

Ist Slippen gefährlich? 

Ein gut ausgeführter Slip ist harmlos. Bei seitlicher Anströmung macht der niedrige Flügel aufgrund seiner V-Stellung mehr Auftrieb als der hohe Flügel. Der obere Flügel  befindet teilweise im Lee des Rumpfes und macht aufgrund der Verwirbelung weniger Auftrieb. Deshalb musst du das Querruder in Richtung des unteren Flügels ausschlagen, um die Querneigung zu halten. Durch das nach oben ausschlagende Querruder hat der untere Außenflügel einen kleineren Anstellwinkel als der obere Außenflügel. Wenn also ein Flügel überzogen würde, würde der hohe Flügel dies zuerst tun. Aber aufgrund des begrenzten Höhenruderausschlags während des Slips kann der kritische Anstellwinkel meist nicht erreicht werden. 

Die Gefahr beim Slippen liegt eher im Übergang vom Slip zurück zur normalen Fluglage. Der Steuerknüppel muss rechtzeitig nach vorne bewegt werden, um das Segelflugzeug in seinen normalen Landeanflug zu bringen. Wenn du dies nicht machst, führt die hohe Nasenposition zur Abnahme der Geschwindigkeit und dieses möglicherweise zum Durchsacken des Segelflugzeugs, was bei einer Landung zu einem Bruch führen kann. 

Übe den Slip regelmäßig. Es ist eine nützliche Übung, um zu überprüfen, ob du das Fliegen des betreffenden Typs vollständig beherrschst.

Für jeden Überlandflug ist die Beherrschung des Slips zusätzlich zu den Luftbremsen im Landeanflug zwingend erforderlich, um bei einer Außenlandung eine Ziellandung sicherzustellen!

Das Slippen mit Luftbremsen bietet zusätzlich die Möglichkeit, überschüssige Höhe zu verlieren, wenn du während eines Überlandfluges beim Anflug auf deine Landfläche merkst, dass du auch mit voll ausgefahrenen Luftbremsen noch zu langsam sinkst, um auf dem gewählten Landefeld landen zu können. Durch das Slippen mit Luftbremsen erhöhst du die Sinkgeschwindigkeit erheblich, was die Chance erhöht, dass du das Segelflugzeug noch auf der gewählten Landefläche landen kannst

Führe den Slip sowohl links als auch rechts durch. Das Slippen wird am besten mit dem niedrigen Flügel auf der Luvseite durchgeführt; die Nase des Segelflugzeugs dreht sich dann weniger weit von der Landerichtung weg. 

Stelle sicher, dass du einen ausreichend langen Endanflug hast; dann hast du mehr Zeit, den Slip durchzuführen.

 

6.6.6  Einflüsse der Oberflächenbeschaffenheit von Start- und Landebahn

Die Länge der zum Abheben notwendigen Startstrecke kann sich durch verschiedene Faktoren verändern. Unter ungünstigen Bedingungen kann sich deine Startstrecke derart verlängern, dass ein Startversuch kritisch werden kann oder gar zum Scheitern verurteilt wäre.

In Kapitel 7.2.4 Flugleistung von Reisemotorseglern wird insbesondere auf den Einfluss von Faktoren auf die Startstrecke ausführlich eingegangen. Diese Kenntnisse sind auch für reine Segelflieger wichtig (z.B. für F-Schleppbetrieb) und  vor allem auch für Eigenstarter relevant.

Auch bei der Landung gilt es, verschiedene Faktoren zu beachten, die die Rahmenbedingungen für eine sichere Landung verändern können. Zum Beispiel kann bei einer nassen Landebahn die Bremswirkung erheblich abnehmen oder die Einhaltung der Richtung kann bei schlammigem Boden, Schneematsch oder Wasserglätte schwieriger werden. Beachte: Bei einer Landung auf einer nassen, kurzen Grasbahn fährst du die Landeklappen voll aus und setzt mit geringer Fahrt auf.

Die Flughandbücher von Eigenstartern enthalten in der Regel Hinweise und Korrekturfaktoren für die Berechnung der Startstrecke unter verschiedenen Einflussfaktoren, neben den oben genannten Faktoren gehören dazu auch meteorologisch bedingte Einflüsse wie z.B. Druckhöhe, Temperatur, Seitenwind. Auch die Neigung der Start- und Landebahn spielt unter Umständen eine beträchtliche Rolle.

Zu den Einflussfaktoren der Oberflächenbeschaffenheit gehören wetterbedingte Gefahren (siehe auch Kapitel 3.9 Wetterbedingte Gefahren für die Luftfahrt), wie z.B. Schnee oder Schneematsch auf der Bahn, Pfützen auf der Bahn, Wasserglätte (Aquaplaning), von Regen nasser oder durchweichter Boden (bei einer Grasbahn), ebenso wie Matsch jeglicher Art, oder die Höhe des Bewuchs (bei Grasbahnen).

Die Flugsicherheitsmitteilung 3/75 'Einflüsse auf die Länge der Startstrecke' des Luftfahrt-Bundesamts behandelt das Thema ausführlich.

Beachte: Wie in Abschnitt 1.10.7 Segelfluggelände, erläutert, gilt bei Grasbahnen als Grenzwert für kurzen Bewuchs eine geschnittene Grasnarbe bis 3cm Grashöhe, längeres Gras gilt als hoher Bewuchs. Die Grashöhe einer Grasbahn sollte 8cm nicht überschreiten.