Messung ds Drehmomentes?

[H.M.Murdoch]

Man ist ja viel gewohnt von den Medien.
Aber das Hier verstehe ich nun gar nicht mehr:

http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/thermikflug-forscher-ergruenden-geheimnis-fuer-die-luftfahrt-a-1105666.html

Wie soll das gehen? :

"...könne demnach eher auf Temperaturmessgeräte verzichtet werden als auf relativ einfache mechanische Instrumente zur Messung des Drehmoments,..."

Drehmoment messen? In der Luft? Welches Drehmoment?

[Stabilo]

AW: Messung ds Drehmomentes?

Damit können doch nur aufrichtende Momente gemeint sein, also Luftbewegungen, die auf einen Widerstand (z.B. Vogelflügel) treffen, es folgt Actio=Reactio. Drehmoment = Kraft mal Hebelarm ( rechnerischer oder angenommener Angriffspunkt der Luftkraft unter der wirksamen Flügellänge) um den angenommenen Drehpunkt (z.B. Schulter des Flügels).

Oder kurz: Der Vogel spürt unter seinen Flügeln während des Thermikflugs unterschiedliche Widerstände und richtet seinen Flug intuitiv oder nach einem Lernprozess nach diesen Bewegungen aus. Nichts anderes machen aber Gleitschirm-, Drachen und Segelflieger, oder irre ich mich da?

Mein Eindruck nach Lektüre des Spiegelartikels war aber schon, dass der Redakteur wohl nur bruchstückhaft aufgeschnappt hat, worum es da geht.

[THR]

AW: Messung ds Drehmomentes?

Einen etwas besseren Artikel über dasselbe wissenschaftliche Paper findet man hier: Scientists Determine How Birds Soar to Great Heights.
Im Paper selber werden als möglicher Input für den selbstlernenden Algorithmus untersucht:

• (a) Vertical Wind Velocity (Vertikale Windgeschwindigkeit)
• (b) Vertical Wind Acceleration (Vertikale Wind-Beschleunigung)
• (c) "Torques" (Drehmomente), definiert als (vertikale Windgeschw. linker Flügel - vertikale Windgeschw. rechter Flügel) / Spannweite -- also eher sowas wie eine "Rollrate" -- daher wohl die Gänsefüsschen um das Wort "Torques" im Paper ....
• Lokale Temperatur

Ergebnis war dann dass die Kombo aus (b) und (c) die besten Ergebnisse liefert. Windbeschleunigung sei besser geeignet als Windgeschwindigkeit, um die Thermik zu zentrieren. Finde ich etwas willkürlich, denn über die Zeitachse betrachtet lässt sich ja das eine aus dem anderen errechnen, ist also quasi dieselbe Information, und auch der Algorithmus arbeitet zeitdiskret. Sagt vielleicht mehr über die Vorlieben des selbstlernenden Systems als über die Flugphysik.
Als Output liefert der Algorithmus Anstellwinkel und Rollwinkel, wäre also gut übertragbar auf GS oder Drachen.

In Summe heisst das für mich: optimal zentriert wird via das Feeling vom Popometer und den Steuerleinen, wo es wie zupft und wo sich das Zupfen wie ändert, und ein schnelles Vario hilft dabei, da es Änderungen der Steiggeschwindigkeit (== Beschleunigung) sofort anzeigt. Also nix wirklich Neues ....

[luaas]

AW: Messung ds Drehmomentes?

Ich habe das ganze mal auf Lu-Glidz für Gleitschirmflieger verständlich aufgeschrieben. Die Studienergebnisse sind interessant und auch fürs Paragliding relevant:

http://lu-glidz.blogspot.com/2016/08/thermikfliegen-mit-kunstlicher.html

Lucian

[einrad]

AW: Messung ds Drehmomentes?

Ich habe das ganze mal auf Lu-Glidz für Gleitschirmflieger verständlich aufgeschrieben...
Lucian

[TheMike]

AW: Messung ds Drehmomentes?

Das bestätigt ja die bisher durch Intuition und nachdenken getroffene Entscheidung wenn es den rechten Flügel hebt, dann flieg nach rechts.

Manchmal finde ich hebelt es einen da aber ganz gehörig aus, aber Egal.

Sowas müsste man dann doch eigentlich an einer (differenziellen, d.h. zeitabhängigen) Verwindung des Flügels erkennen? Also z.B. ein laanger Dehnmessstreifen, welchen man quer auf den Flügel klebt/einnäht/...?? Sowas wie Bremsinput müsste halt rauskorreliert werden.


Ach, eigentlich...wenn ich so drüber nachdenke, die besten Flüge sind die völlig ohne Elektronik ! ;-)

[Michael Buck]

AW: Messung ds Drehmomentes?

Ich habe das ganze mal auf Lu-Glidz für Gleitschirmflieger verständlich aufgeschrieben. Die Studienergebnisse sind interessant und auch fürs Paragliding relevant:

http://lu-glidz.blogspot.com/2016/08/thermikfliegen-mit-kunstlicher.html

Lucian

Hallo Lucian,

vielen Dank und (stellvertretend an dieser Stelle) ein generelles fettes Lob für deine Beiträge und deinen Blog! Was du schreibst hebt sich wohltuend von dem ab, was viele deiner Journalistenkollegen oft schlampig und unreflektiert aus Agenturmeldungen zusammenschustern (siehe den zitierten Spiegel-Artikel).
Eine Frage aus purer Neugierde hätte ich noch: Hattest du vor/neben neben dem Journalismus einen technischen Ausbildungshintergrund?

Michael

[H.M.Murdoch]

AW: Messung ds Drehmomentes?

Vielen Dank!
Gezz hab ichs auch kapiert. ;-)

[kaimartin]

AW: Messung ds Drehmomentes?

Man ist ja viel gewohnt von den Medien.
Aber das Hier verstehe ich nun gar nicht mehr:

http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/thermikflug-forscher-ergruenden-geheimnis-fuer-die-luftfahrt-a-1105666.html

Wie soll das gehen? :

"...könne demnach eher auf Temperaturmessgeräte verzichtet werden als auf relativ einfache mechanische Instrumente zur Messung des Drehmoments,..."

Drehmoment messen? In der Luft? Welches Drehmoment?

Hier liegt die Ursache der Verwirrung mal nicht bei den Journalisten, sondern bei den Wissenschaftlern selbst. Sie schreiben im Original-Paper in PNAS (*), etwas von einer Größe "torque", die wichtig für erfolgreiche Thermik-Algorithmen gewesen seien. Dieses Wort meint in der Tat normalerweise ein Drehmoment. Die Autoren des Artikels definieren allerdings etwas anderes:

Namely, if u denotes the local wind speed, we define the wind acceleration as a_z = ( u_z(t) - u_z(t-1) ) / Δt and the “torques” as tau = u_{z+} − u_{z−} / l , where u_{z+} and u_{z−} are the vertical wind velocities at the left and the right wing, l is the wingspan of the glider, and Δt is the step used for time discretization.

Sie nehmen die Differenz in der vertikalen Windgeschwindigkeit zwischen linker und rechter Flügelspitze und teilen durch die Spannweite des simulierten Flügels. Durch die Division wird das Ergebnis weitgehend unabhängig von der Größe des Flügels.

Mathematisch vorbelastete Leser erkennen in der Definition die Projektion der Rotation des Vektorfelds der Luftbewegung auf die Flugrichtung. Es gibt aber auch eine gut anschauliche Deutung. Die so definierte Größe ist proportional zur Roll-Rate, die der Flügel in der bewegten Luft hat, wenn er keine Steuerimpulse bekommt. Und genau das ist es auch, was die Größe für das Forschungsprojekt interessant macht. Die momentane Rollrate lässt sich vergleichsweise einfach und zuverlässig aus dem Datenstrom der Sensoren ableiten, die eine Drohne ohnehin an Bord hat. Aus der Stellung der Seitenruder und der Geschwindigkeit relativ zur Luft kann die Drohne die Rollrate ausrechnen, die sie gerade selber erzeugt. Was dann übrig bleibt, ist dann die von der Scherung in der Luft herbei geführte Rollrate, also die von den Autoren definierte Größe.

So richtig überraschend ist die Erkenntnis nicht, dass diese Größe beim Zentrieren auf eine Thermik hilft. Menschliche Piloten nehmen das durch die Luft bewirkte Rollen ebenfalls wahr und nutzen es bewusst für die Wahl der Flugbahn: Wenn es eine Flügelseite spontan anhebt, dann sollte man bekanntlich in Richtung des angehobenen Flügels eindrehen.

Die zweite Erkenntnis, dass die Auswertung der vertikalen Beschleunigung beim Erkennen einer Thermik hilft, kennen menschliche Piloten als Vario-Grundregel: "Wenn's piept, Kreise fliegen!". So richtig revolutionär kommt mir das auch nicht vor.

Aber die Sache mit der Temperatur ist schon interessant. Dass Temperaturmessungen beim Finden von Aufwind helfen könnten, klingt erstmal sehr plausibel. Schließlich hat Thermik etwas mit warmer Luft zu tun. Es gab auch schon den einen, oder anderen Versuch, eine Art Temperaturvario zu bauen. Bei den Drachenfliegen gab es einen "Thermal-Snooper" und Akaflieg-Segelflieger haben wohl auch schon in der Richtung experimentiert. Die Ergebnisse waren aber nie so richtig überzeugend. Wobei man natürlich nicht sicher sagen konnte, ob dabei unzureichende Messtechnik, oder "falsche" Auswertung das Problem waren. Die im Artikel vorgestellte Simulation legt nun nahe, dass Temperaturen auch bei idealen Messungen keine wesentliche Hilfe fürs Thermikfliegen sind.

---<)kaimartin(>---

(*) "Learning to soar in turbulent environments" von Gautam Reddy et al. in der aktuellen Ausgabe von PNAS: http://www.pnas.org/content/early/20...7-fc3818f9cf8d
(Alles jenseits der Zusammenfassung liegt allerdings hinter einer ziemlich hohen Bezahlschranke)