eddh.de

[Fähnrich]

Hallo Piloten,

neulich war ich ganz erstaunt, dass der kleine Plastikbomber, mit dem ich fliege (DA20) viel besser steigt, als noch 2 Tage vorher.
Mein Fluglehrer erklärte mir daraufhin, dass kalte Luft zum Fliegen gut wäre, weil Aerodynamik und Motorleistung davon profitierten. Soweit so gut. Aber auch nach Recherchen bleiben manche Fragen offen:

___ kalte Luft >>> Luft kann nicht so viel Luft-Feuchtigkeit aufnehmen weil kälter >>> dadurch wird der Anteil des Sauerstoffs im Gemisch höher >>> besser Verbrennung
... das leuchtet mir zunächst mal ein, aber dann entgegen technisch versierte Autofahrer: toll, und warum läuft dann mein Motor nicht besser, wenn es kalt ist? Gute Frage! Warum?

___besser Aerodynamik: ich stelle mir vor, kalte Luft ist "dichter" weil die Moleküle enger zusammenrücken (damit sie nicht frieren *lach*). daraus ergibt sich dann, dass der Propeller besser "greift"?
Und bei den Tragflächen dasselbe Prinzip?

Stimmt das, oder wirken hier ganz andere Mechanismen?
Auf Antworten freut sich
der Fähnrich

[einpilot]

Das grosse Erstaunen kommt im Sommer, wenn Du es in den Bergen plötzlich nicht mehr über den Pass schaffst, der doch im Winter nie ein Problem war, und wenn die Pisten plötzlich alle viel kürzer werden. Den Grund dafür wirst Du hoffentlich im Theorieunterricht noch unter dem Stichwort Dichtehöhe eingetrichtert bekommen. Bis dahin:

Der Hauptgrund liegt in der höheren Dichte der kalten Luft, wodurch (bei Saugmotoren) bei gleichem Ansaugvolumen mehr Luft (Anzahl Moleküle) in den Verbrennungsraum gelangen und Du also pro Verbrennungsvorgang mehr Benzin verbrennen kannst. Alles andere ist eher bis sehr untergeordnet.

Und warum der Autofahrer davon nichts merkt? Nun, erstens, weil er selten Vollast fährt, und zweitens, weil die heutigen Autos sinnlos übermotorisiert sind.

[luftauge]

[einpilot]

[simbt]

Moin,

in der Tat ist für die bessere Steigleistung in kalter Luft, also Höhengewinn pro Zeiteinheit, nahezu ausschließlich die höhere Motorleistung durch die dichtere Luft verantwortlich.

Schön zu sehen ist das den Handbüchern von Maschinen mit Turbo: Bis zu der Höhe, in der der Motor gerade noch 100% Leistung abgeben kann, bleibt die Steigleistung identisch, ungeachtet der dünner werdenden Luft.

Wenn man das Fliegen primär als Energie-Management begreift (ich empfehle diese Lektüre: See How It Flies), liegt das auch auf der Hand: Steigen ist eine Frage der Energie. Das Flugzeug nach oben zu bringen heißt, chemische Energie (Kraftstoff) in potenzielle Energie (Masse des Flugzeugs entgegen der Schwerkraft) umzuwandeln. Die entscheidende Frage ist also, wie viel chemische Energie der Motor pro Zeiteinheit umwandeln kann.

Die Aerodynamik hingegen ist weitgehend unabhängig von Temperatur/Luftdichte, solange wir Flugzustände mit gleicher IAS und Anstellwinkel vergleichen. In dünnerer Luft bin ich bei gleicher IAS zwar in Wirklichkeit (TAS) schneller, erreiche damit aber die gleiche Reibung, den gleichen Auftrieb und eben auch den gleichen Druck aufs Staurohr.

Das erklärt die konstante Steigleistung bei Turbo-Motoren (die ja in der Regel für konstante IAS = Vy angegeben ist), heißt allerdings auch, dass bei dünnerer/wärmerer Luft der Steigwinkel geringer ist: Bei gleicher Leistung gleicher Höhengewinn pro Zeiteinheit aber mehr zurückgelegte Strecke wegen höherer TAS bei gleicher IAS.

Das heißt wiederum auch: Längere Startstrecke (Rollstrecke und über Hindernis) bei dünnerer Luft, ungeachtet der Motorleisung. Aber darum ging's ja nicht...

Und um noch mal Fähnrich zum Thema Propeller aufzugreifen: Bei kalter Luft mag der (fixed-pitch) Propeller besser "greifen", dafür hat er aber auch mehr Widerstand zu bewältigen und bremst den Motor, der dann nicht mehr volle Leistung abgeben kann. Ist letztlich eine Einzelfall-Frage abhängig von der Propeller-Steigung (es sind ja z.T. gleiche Muster mit Propellern unterschiedlicher Steigung ausgerüstet, um entweder besser zu steigen oder effizienter zu reisen).


Viele Grüße
Stanislaus


Die kostenlose VFR-Flugplanung

[Speedbird]

[EDLB]

Wenn wir schon dabei sind. in der Luft stimmt es, die höhere Motorleistung ist der Hauptgrund für bessere Steigleistung bei kühler Luft. Die ist beim Auto (Sauger, weniger beim Turbo) übrigens auch vorhanden, aber man muß schon genauere Messungen machen, da hier 5-10% Leistungsunterschied schnell untergehen.

Richtig kritisch wird der Temperaturabhängige oder genauer Dichtehöhe abhängige Leistungsunterschied bei Start. Und hier schlägt eine verringerte Luftdichte beim Fixprop-Sauger gleich dreimal zu (und das ist eher das typische Gerät für den vorwiegend pecuniär limitierten Charterflieger). Erstmal in der schlechteren Motorleistung wegen niedrigerem Luftmassendurchsatz durch den Motor. Dann ist die reale Abhebegeschwindigkeit höher (nicht IAS) da die dünnere Luft für gleichen Auftrieb eine höhere Geschindigkeit an den Flächen benötigt. Derselbe Effekt tritt dann noch am Fix-Prop auf. Auch der dreht durch dünnerer Luft, die Drehzahl ist dann entsprechend höher.

So kann ein Start bei über 30 Grad auf 7000 Fuß Höhe schnell 2000m Bahn fressen, der unter Standardbedingungen kaum 300m benötigt.

[Meientau]

[Gast]

Nochmal zum besseren Verständnis: Die höhere Steigleistung in dichterer Luft hat nur was mit der Motorleistung zu tun aber nichts mit der Aerodynamik der Tragflächen?

[einpilot]

Ja. Weil sich der höhere Auftrieb und der höhere Widerstand ausgleichen. In erster Näherung jedenfalls.