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Thema: Turbulenzen

  1. #1
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    Standard Turbulenzen

    In der aktuellen Diskussion um Flug AF477 habe ich gelesen, dass es in Gewitterwolken so starke Winde geben kann, dass unter Umständen sogar eine Tragfläche abbrechen kann.

    Ich dachte bisher, wenn ein Flugzeug fliegt, dann fliegt es. Turbulenzen wären kein Problem, war meine Auffassung. Zur 787 habe ich zudem mal ein Video über Tragflächenbelastungstests gesehen: Die mussten ganz schön biegen, bis das Ding endlich abbrach (zerstörende Prüfung).

    Was ist richtig?
    Geändert von weltspion (02.06.2009 um 17:28 Uhr)

  2. #2
    Full Member Avatar von TheFallen
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    Das kommt darauf an!
    Turbulenzen betreffen ja nicht nur die Tragflächen, sondern können am ganzen Flugzeug zu Überlastungen führen, besonders da wo Teile zusammengefügt sind.
    Insbesondere bei Turbulenzen ist an den Tagflächen nicht das maximale Biegemoment ausschlaggebend, sondern die Belastung durch ständige auf und ab Bewegungen. Wenn Du mit einem transparenten 30cm Plastiklineal ständig an der Tischkannte spielst und es schwingen lässt, werden sich auch in der Mitte trübe bereiche mit kleinen Rissen bilden, obwohl Du es nie soweit gebogen hast, dass es bei einem einzigen Biegen gebrochen wäre.

    Auch spielt bei Böen und Turbulenzen hinzu, dass sie den Winkel und die Geschwindigkeit der den Flügel anströmenden Luft verändert. Das führt zu starken schwankungen im Auftrieb an den Tragflächen und somit der Lastvielfachen auf die Flugzeugstruktur.

    Also ja, zu starke Turbulenzen können durchaus Schäden an Flugzeugen hervorrufen. Ob sie dazu führen, dass Tragflächen abbrechen weiss ich nicht. Ich hätte noch nicht davon gehört.

    Grüße
    Geändert von TheFallen (02.06.2009 um 18:03 Uhr)
    Jede Landung von der Du erzählen kannst, war eine gute Landung.

  3. #3
    Global Moderator Avatar von Machrihanish
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    Der Tragflächenholm und das gesamte Flugzeug werden nicht auf quasistatische
    Lasten ausgelegt, belastet und geprüft, sondern auf dynamische Lasten (Schwinglasten). D.h. die
    Auslegungsschwingfestigkeit mit ihren zugehörigen Amplituden muß zu jeder Zeit gewährleistet
    sein, in der das Flugzeug im Dienst ist, und die zugrundeliegenden Untersuchungen der Kristall-
    und Rißsituation am Holm sind Teil der Wartungsroutine.

    Für Gewitter gilt, daß man regulär davon ausgeht, daß dort die Auslegungslasten
    überschritten werden und daher Gewitter zu meiden sind, daß andererseits mit guter
    Wahrscheinlichkeit ein Flugzeug, das in ein Gewitter gerät, nicht unbedingt mit heiler Haut,
    aber doch im ganzen wieder herauskommt. Es ist allerdings schon vorgekommen, daß in diesem
    Zusammenhang (ohne Bruch) ertragene Lasten (etwa am) Holm zu plastischen Verformungen
    geführt haben, und der betreffende Flug für dieses Flugzeug dann auch der letzte war. Man
    hat also obere und untere maximal zulässige Ausschlagsspannung (Schwingfall) die immer
    geringer ist als die statische Bruchspannung. Spannung und Auslenkung aus der Nullage
    sind dabei positiv miteinander korreliert. Innerhalb des dynamischen Geschehens einer
    außerordentlichen Turbulenz kann natürlich die maximale Ausschlagsspannung ein- oder mehr-
    mals überschritten werden (läßt sich beispielsweise anhand der gemessenen G-Belastungen
    vermuten), ohne daß die statische/quasistatische Bruchspannung erreicht wird. In diesem
    Fall ist allerdings entscheidend, wieviele Schwingspiele der Holm (oder welche andere
    bedeutende Struktur auch immer) schon zu erdulden hatte.

    Folglich geht man heute davon aus, daß Beanspruchungen, die außerhalb von Gewitterzellen
    stattfinden, Auslegungslasten sind, Beanspruchungen innerhalb von Gewitterzellen aber Sonderlasten,
    die zu meiden sind, weil man unterhalb der Sicherheitstoleranzen gerät (ingenieurwissenschaftliche
    Grauzone).

  4. #4
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    Zitat Zitat von weltspion Beitrag anzeigen
    In der aktuellen Diskussion um Flug AF477 habe ich gelesen, dass es in Gewitterwolken so starke Winde geben kann, dass unter Umständen sogar eine Tragfläche abbrechen kann.
    Das Problem ist weniger die Windgeschwindigkeit als die raschen Wechsel von Ab- und Aufwinden. Ein Verkehrsflugzeug ist nur für ein Lastvielfaches +2,5 g und -1,0 g zugelassen. Darauf kommt zwar noch eine Sicherheitszahl von 1,5 dennoch würden diese Werte bereits in einem ausgewachsenen CB in unseren Breiten ziemliche sicher überschritten.

    Welche Gewitter in den Tropen und insbesondere an der ITCZ (Intertropic Convergence Zone) entstehen können, muss man gesehen haben um es zu glauben. Die würden sich selbst über das Unwetter von letzter Woche bei uns vor lachen biegen.

    Gruß MAX

  5. #5
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    Zitat Zitat von Max Reverse Beitrag anzeigen
    Das Problem ist weniger die Windgeschwindigkeit als die raschen Wechsel von Ab- und Aufwinden. Ein Verkehrsflugzeug ist nur für ein Lastvielfaches +2,5 g und -1,0 g zugelassen. Darauf kommt zwar noch eine Sicherheitszahl von 1,5 dennoch würden diese Werte bereits in einem ausgewachsenen CB in unseren Breiten ziemliche sicher überschritten.
    Bei dem Absturz der American Airlines A300 in New York konnte man auch sehen wie man mit einigen selbst erzeugten hin- und herschwingen das Seitenruder abreißen konnte.
    Wenn dummerweise die Eigenfrequenz von einem Bauteil erreicht wird kann die Zerstörung ziemlich schnell kommen.

  6. #6
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    Vielen Dank für die guten Antworten.

    Dann muss man in der ITCZ ja ziemlich aufpassen. Da wundert es mich, dass es zwischen Südamerika und Europa so wenig Zwischenfälle gibt. Oder wird im Zweifel recht großzügig eine solche Region umflogen, ggf. sogar bis nach Westafrika?

    Und weiterhin heißt das auch, wenn man in der Region versehentlich in ein Gewitter gerät, ist man schon so gut wie verloren?



  7. #7
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    Hallo werte Forenmitglieder!

    Ich lese hier schon seit längeren mit und konnte hier viel Wissenswertes und interessantes erfahren. Allerdings habe ich dann doch mal eine Frage zum Thema Turbulenzen:

    Ich selbst bin schon recht häufig geflogen und das auch auch verschiedenen Mustern. Des öfteren ertönt dann im Flug das Anschnallzeichen wegen Turbulenzen. Ich denke dann immer während der Turbulenzen, hm, eigentlich gar nicht so schlimm. Allerdings sehe ich dann auch manche Passagier, die recht blass werden.

    Nun meine Frage: ist das letztlich nur eine Frage der Gewohnheit, so wie auf einem Schiff im Wellengang? Da wird dem Käpt´n von "der steifen Briese" ja auch nicht mehr schlecht,bzw. merkt er das nicht mehr. Geht es den Piloten und Flugbegleitern ähnlich oder gibt es auch dort mal Übelkeit und Unwohlsein???

    Vielen Dank für Eure Antworten!
    Ich hasse Löcher im Handschuh

  8. #8
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    Ich denke, bei den meisten Passagieren sind Turbulenzen nur der Auslöser, der eine latente Flugangst zum Ausbruch bringt. Immer wieder sieht man bleiche Gesichter, verkrampte Finger und was weis ich noch sobald auch noch so leicht wackelt.

    Irgendwie ist es für die Psyche bei den Betroffenen Personen wohl unglaublich schwer, der Ratio zu vertrauen, dass man die Flügel meterweit nach oben und unten biegen kann, bevor etwas 'abbricht'. Bei den Flugangstseminaren hört man das immer wieder als einen der Hauptgründe nach eigener Einschätzung und der sicher für Jahre in den Köpfen verankerte Unfall um die Air France wird dem sicher noch Nachdruck verleihen.

    Für 'uns' im Cockpit ist es natürlich ganz anders, einmal hat man große Fenster und kann nach draußen sehen, andererseits wissen wir meist, woran der einzelne Wackler liegt. Sprich war das eben gerade die 'Wake' des Vordermannes oder fliegt man jetzt in die CAT-Area ein, die vor 10 Minuten gemeldet wurde. Von daher ist das eigentlich kein Thema, wenngleich man auch mal das Pech haben kann, über Stunden in einer hochreichenden, geschlossenen Bewölkung zu fliegen bei andauernden Turbulenzen, was auf Dauer schon unangenehm ist.

    Aber auch bei den KollegInnen in der Kabine gibt es etliche, die mehr oder weniger ängstlich sind. Auch deswegen, weil technische und andere Aspekte in der Grundausbildung immer mehr zugunsten einer schnelleren Schulung oder Service-Aspekten gestrichen oder gekürzt werden und bei vielen damit zwangsläufig das Verständnis für wichtige Zusammenhänge fehlt.

    Für die mehr oder weniger ausgeprägte Flugangst kann ich teilweise Verständnis aufbringen, nicht jedoch dafür dass dann viele der betroffenen 'Patienten' im nächsten Satz sagen 'Also über Stunden angeschnallt sitzen, da kriege ich ja Platzangst'. Leider gibt es kaum einen Turbulenzvorfall, bei dem nicht einige Gäste trotz angeschalteter Signs und Ansage aus dem Cockpit meinen, sich nicht anschnallen zu müssen und somit zu einer wesentlich größeren Gefahr für sich und die Umsitzenden werden, als selbst schwere Turbulenz für den Flieger.

    Gruß MAX

  9. #9
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    Zitat Zitat von Max Reverse Beitrag anzeigen
    Leider gibt es kaum einen Turbulenzvorfall, bei dem nicht einige Gäste trotz angeschalteter Signs und Ansage aus dem Cockpit meinen, sich nicht anschnallen zu müssen und somit zu einer wesentlich größeren Gefahr für sich und die Umsitzenden werden, als selbst schwere Turbulenz für den Flieger.
    Das wundert mich auch immer ein wenig, zumal die Anschnallgurte in einer Linienmaschine für mich persönlich sehr erträglich sind ( wer schon mal in einem Fallschirmgurt verschnürt war, weiss was ich meine).

    Vielen Dank für die schnelle und umfangreiche Antwort!

    Grüße, Flying Doc
    Geändert von munich (19.06.2009 um 23:19 Uhr)
    Ich hasse Löcher im Handschuh

  10. #10
    Member Avatar von CRJ200
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    Zu dem Thema Turbulenezn hätte ich auch mal drei Fragen, die ich mich schon öfters gefragt habe.

    1. Wenn es im Flieger mal wieder ordentlich rüttelt und schüttelt habe ich mich schon ab und zu mal gefragt, ob dies Einfluss auf die Arbeit im Cockpit hat. Wenn es wackelt ist doch bestimmt auch die Bedienung diverser Geräte (z.B. Autopilot, Eingaben in den Bordcomputer, wie MCDU) deutlich schwerer, oder? Ich meine, wenn der Kaffe aus der Tasse schwappt oder Gegenstände sich im Flugzeug mobil machen, wirken ja schon gewisse Kräfte im Flugzeug. Wie handeld ihr Piloten das Problem? Sind deswegen auch schon mal kritische Situationen entstanden, z.B. das man an irgendeinen Schalter ausversehen gestoßen ist, oder eine falsche Eingabe gegeben hat?

    2. Wird bei starken Turbulenzen grundsätzlich die Höhe oder das Heading geändert, um vielleicht auf einen besseren Kurs zu kommen? Wie verhält sich in diesem Fall die Flugsicherung? Wird einer Kursänderungsnafrage in solchen Situationen grundsätzlich akzeptiert? Und wie verhält es sich hierbei über dem Atlantik? Oder muss man da auch mal einfach durch, weil man im Moment seinen Kurs einfach aus bestimmten Gründen nicht ändern kann?

    3. Kann man als Pilot auch von Turbulenzen böse überrascht werden?
    Geändert von CRJ200 (21.06.2009 um 02:20 Uhr)

  11. #11
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    Vorab ist es evtl. sinnvoll, die Definition der verschiedenen Turbulenz-Stufen zu betrachten:

    leicht: Den Passagieren wird schlecht.
    mittel: Den FBs wird schlecht.
    schwer: Den Piloten wird schlecht.

    Spaß beiseite, hier nun die amtliche Version:

    Light turbulence - briefly causes slight, erratic changes in altitude and/or attitude.
    Moderate turbulence - similar to light turbulence, but greater intensity. Changes in altitude/attitude occur. Aircraft remains in control at all times. Variations in indicated air speed.
    Severe turbulence - large, abrupt changes in altitude/attitude. Large variation in indicated airspeed. Aircraft may be temporarily out of control.
    Extreme turbulence - aircraft is violently tossed about and is impossible to control. May cause structural damage.

    Zitat Zitat von CRJ200 Beitrag anzeigen
    Wird bei starken Turbulenzen grundsätzlich die Höhe oder das Heading geändert, um vielleicht auf einen besseren Kurs zu kommen? Wie verhält sich in diesem Fall die Flugsicherung? Wird einer Kursänderungsnafrage in solchen Situationen grundsätzlich akzeptiert? Und wie verhält es sich hierbei über dem Atlantik? Oder muss man da auch mal einfach durch, weil man im Moment seinen Kurs einfach aus bestimmten Gründen nicht ändern kann?
    Wegen maximal mäßiger Turbulenz würde man primär versuchen, eine andere Flughöhe zu bekommen. An den Tagen wo es wackelt, ist ATC eigentlich recht gut informiert, ab welchem Stockwerk es wieder besser wird. Da die Unterschiede lateral eher schwer abzugrenzen sind als vertikal, ist ein Höhenwechsel einer Kursänderung idR vorzuziehen.

    Wenn alle ruhigen Levels schon 'besetzt' sind - Pech gehabt. Dann muss man da durch, Service einstellen, Galleys aufräumen und alle anschnallen. Nicht schön - aber was will man machen. Großräumige Turbulenzen sind meist vorher bekannt, entwerder per SIGMET, Wetterkarte oder wegen des 'Jammerns' der Kollegen voraus. In dem Fall hilft eine entsprechende Anssage ans Volk, wenn es dann nicht so schlimm kommt freuen sich alle und im Fall der Fälle ist wenigstens alles vorbereitet.

    Für besondere Lufträume wie im OTS gibt es für die meisten Fälle contingency Procedures, da hier ja nicht immer Kontakt zu ATC besteht um eine geänderte Freigabe einzuholen.

    Wenn es wackelt ist doch bestimmt auch die Bedienung diverser Geräte (z.B. Autopilot, Eingaben in den Bordcomputer, wie MCDU) deutlich schwerer, oder? Ich meine, wenn der Kaffe aus der Tasse schwappt oder Gegenstände sich im Flugzeug mobil machen, wirken ja schon gewisse Kräfte im Flugzeug. Wie handeld ihr Piloten das Problem? Sind deswegen auch schon mal kritische Situationen entstanden, z.B. das man an irgendeinen Schalter ausversehen gestoßen ist, oder eine falsche Eingabe gegeben hat?
    Alle WIRKLICH wichtigen Schalter sind mit einem Cover versehen und alles andere sollte sich eigentlich rückgängig machen lassen. Wer seine Tasse nicht austrinkt, wird natürlich gnadenlos bestraft, denn egal wo man das Flightkit hinstellt, wenn es wackelt ist es immer offen und der Kaffee trifft auch jedes Mal.

    Ab severe Turbulence gelten dann andere Spielregeln. In o.g. Definition steht Aircraft may be temporarily out of control und das ist dann auch so gemeint. Hier geht es nur noch darum einen festen Power-Wert zu setzen, die Turbulence Penetration Speed möglichst zu halten und die Werte für Pitch und Roll möglichst fern von den Grenzen des Envelopes zu halten. Dass dabei die Höhe und der Track sich mehr oder weniger von den Sollwerten entfernen ist unvermeidbar. Out of control eben.

    Wenn man schwer und hoch fliegt und evtl. noch einen warmen Tag mit Temperaturen von ISA+10 oder mehr erwischt, hat man natürlich noch ein ganz anderes Problem. Die Margen zwischen minimum und maximum Speed sind nahe der aerodynamischen max. Altitude nur sehr gering, teilweise nur etwa 20-25 kts IAS. Wenn durch die Turbulenz nun die Speed fluktuiert ist man alle paar Sekunden abwechselnd zu schnell und zu langsam, was mangels überschüssiger Engine-Power und aufgrund der Dynamik der Situation kaum ausgeglichen werden kann. Hier hilft nur ein rascher Descent, was ohne wirkliche Kontrolle über den Flieger leichter gesagt als getan ist.


    Kann man als Pilot auch von Turbulenzen böse überrascht werden?
    In dicht beflogenen Lufträumen sollte man schon davon ausgehen, dass ATC Turbulence Reports aus z.B. der letzten Stunde auch ungefragt weitergegibt, so dass eigentlich schon ausreichend Vorbereitungszeit gegeben ist, damit sich zumindest niemand unangeschnallt in der Kabine aufhält. Die Realität sieht leider anders aus und auch das subjektive Empfinden ist ein Faktor: Der eine Kollege meldet 'Severe Turbulence' und wir machen klar Schiff, es gibt aber allenfalls ein paar kleine Wackler - seltener erlebt man das auch andersherum.

    Gruß MAX

  12. Folgende 10 Benutzer sagen Danke zu Max Reverse für den nützlichen Beitrag:


  13. #12
    Member Avatar von CRJ200
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    Danke Max für eine mal wieder sehr informative und sehr ausführliche Antwort. Finde dein Engagement in diesem Forum hier einfach außergewöhnlich gut und klasse! Vielen Dank und auf viele weitere tolle Posts von Dir.
    Geändert von CRJ200 (22.06.2009 um 00:30 Uhr)

  14. #13
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    Max, das ist wieder mal eine geniale und ausführliche Erklärung!
    Besten Dank dafür!


    Eine kleine Anmerkung noch, da dies im Zusammenhang mit AFR447 auch derzeit in anderen Foren bis zum Erbrechen diskutiert wird:

    Zitat Zitat von Max Reverse Beitrag anzeigen
    [...]Wenn man schwer und hoch fliegt und evtl. noch einen warmen Tag mit Temperaturen von ISA+10 oder mehr erwischt, hat man natürlich noch ein ganz anderes Problem. Die Margen zwischen minimum und maximum Speed sind nahe der aerodynamischen max. Altitude nur sehr gering, teilweise nur etwa 20-25 kts IAS.[...]
    Man befindet sich dann knapp unterhalb der sog. Coffin Corner.

    Sicherlich eine schwierige Entscheidung, wenn man eigentl. tiefer fliegen möchte, um mehr Sicherheitsmarge bei der Speed zu haben, andererseits das Gewitter bzw. Turbulenzen aber möglichst hoch überfliegen will, sofern man lateral nicht ausweichen kann.


    Michael
    Geändert von upnaway (22.06.2009 um 13:15 Uhr)

  15. #14
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    Zitat Zitat von upnaway Beitrag anzeigen
    Man befindet sich dann knapp unterhalb der sog. Coffin Corner.
    Nachdem ich in letzter Zeit öfter Pech hatte, ist das zur Abwechslung mal ein recht lesenswerte Wiki-Artikel (zumindest auf den ersten Blick). Danke.

    [...]andererseits das Gewitter bzw. Turbulenzen aber möglichst hoch überfliegen will[...]
    Den Fehler, zu versuchen ein aktives Gewitter zu überfliegen, macht man nur einmal... Einerseits wachsen die Dinger mit teilweise über 3.000 fpm, das kann man wenn man nahe aussen rum fliegt sogar mir blossem Auge sehen - unglaublich! Ein CB ist jeden Umweg wert, auch wenn es mal 100 NM sind.

    Wir sind eines Sommer-Abends von Florenz nach München geflogen und mussten fast bis Genau nach Westen ausweichen, bis wir endlich ein Loch gefunden haben, das uns gefallen hat. Die normale Strecke führt über Bologna und Bozen nach Insbruck! Zum Glück hatten wir das Wetter auf den Hinflug in seiner Entstehung bewundern dürfen und daher reichlich Sprit gebunkert...

    Der Durchflug durch eine geschlossene Gewitter-Front ist eigentlich nur Tagsüber möglich und wenn die CBs nicht in anderer Bewölkung eingebettet sind. Ist das der Fall oder es ist eben dunkel draussen, dann kann das auch bedeuten, dass es keinen Weg 'durch' gibt und nur weiträumiges Ausweichen oder Umkehren bleibt. Ich hätte zumindest ein arges Problem durch so eine Waschküche nur mit dem Radarbild und ohne optisches 'Back-Up' zu fliegen...

    Und andererseits sind Turbulenzen und auch Hagel/Blitzschlag nicht auf den Bereich innerhalb des CBs beschränkt, sondern durchaus auch knapp darüber möglich. Insofern hat sich ein vertikaler Mindestabstand von 5.000 Fuss durchaus bewährt...

    Selbst bei einer stratiformen Wolkenschicht ohne Vertikalbewegung ist es mit Hilfe des CTEC (Cloudlayer Toplevel Estimation Computer) nur auf etwa 500 - 1.000 Fuss genau möglich zu sagen 'Wir kommen drüber' oder nicht. Dass eine solche Prognose bei einem CB nutzlos ist, erklärt sich von selbst.

    Gruß MAX

    PS:

    Für diejenigen, die näheres zum CTED wissen wollen: Es ist ein mit Wasser gefüllter Plastikbecher, bei dem man mit dem Auge über den Wasserpegel peilt...
    Geändert von Max Reverse (22.06.2009 um 16:08 Uhr) Grund: Besser Vordenken statt Nachdenken ;-)

  16. Folgende 3 Benutzer sagen Danke zu Max Reverse für den nützlichen Beitrag:


  17. #15
    Full Member Avatar von TheFallen
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    Kurz noch mal Übersichtlich, welchen Einfluss Böen/Turbulenzen auf die am Flugzeug entstehenden Lastvielfachen (n-gust) haben:

    Alles für eine vergleichbare Böe.

    Bei konstanter Geschwindigkeit (CAS):
    - je größer die Höhe, desto geringer n-gust

    Ansonsten:
    - je größer die Geschwindigkeit, desto größer n-gust
    - je höher das Gewicht, desto geringer!!! n-gust
    - je gröder der AspectRatio (die Streckung) der Tragfläche, desto größer n-gust
    Jede Landung von der Du erzählen kannst, war eine gute Landung.

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