Kappen Innendruck

[Klaus]

AW: Kappen Innendruck

Zwar schon alt, aber trotzdem interessant:

http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/wrong1.html

(nicht von einem Esoteriker, sondern von der Nasa)

LG Klaus

[pipo]

AW: Kappen Innendruck

Hi Wolfang,

Spätestens seit mein Clark Y Profil Modell auch auf dem Rücken flog, kamen mir Zweifel an der bestehenden Bernoulli Theorie, [...]
Die Hochgeschwindigkeitsfotografie hat bewiesen, daß die Luftmolekühle sich einen feuchten Keks um Bernoulli und die davon ausgehende gängige Flugphysiktheorie kümmern.

Die Bernoulli Gleichung ist nichts anderes als eine spezielle Form des Energieerhaltungssatzes. Soweit ich das durchblicke, würden die Fundamente der Physik erschüttert, sollte es dir gelingen, die Ungültigkeit der Bernoulli Theorie zu beweisen.

zum Thread-Thema Schirminnendruck:

Durch Variation von Größe und Position der Eintrittsöffnungen kann man den Innendruck recht einfach erhöhen und reduzieren. (Kann jeder mit Klebesegel und/oder Schere selbst ausprobieren )
Grob gesagt: Je weiter man die Öffnung vom Staupunkt weg bewegt, desto geringer wird der Innendruck.

Je geringer der Innendruck ist, desto eher wird der Schirm dazu neigen, sich zu verformen. (er wird also z.B. die Nase eindellen, oder zwischen den Aufhängungsebenen weich werden, oder sich sogar zusammenschieben, usw.)

Auch wenn's nicht einmal 0.5mbar Überdruck sind, hat der Innendruck einen deutlich merkbaren Einfluss auf die Stabilität des Schirms.

Ein flächiges Einklappen ist aber meiner Meinung nach (und wie hier schon erwähnt) nichts anders als ein Unterschreiten des Nullauftriebswinkels. Damit hat der der Innendruck also nichts zu tun.

vG

P.

[MalteJ]

AW: Kappen Innendruck

Spätestens seit mein Clark Y Profil Modell auch auf dem Rücken flog, kamen mir Zweifel an der bestehenden Bernoulli Theorie

Um mit dem Clark Y Profil auf dem Rücken zu fliegen, brauchst du einfach nur einen größeren Anstellwinkel als wenn du "richtig rum" fliegst. Der Grund ist einfach, dass der Nullauftriebswinkel bei diesem Profil bei ca -5° liegt. Alles, was unter -5° liegt, erzeugt negativen Lift: also Auftrieb im Rückenflug.
Wie stellst du da die Verbindung zum Bernoulli her?

Die Hochgeschwindigkeitsfotografie hat bewiesen, daß die Luftmolekühle sich einen feuchten Keks um Bernoulli und die davon ausgehende gängige Flugphysiktheorie kümmern.

Nö. Seh ich so nicht.

Wenn wir vom Bernoulli sprechen, meinen wir die Bernoulli-Gleichung, richtig?
Diese Gleichung ist gültig unter folgenden Bedingungen:
1. nur entlang einer Stromlinie oder in einer rotationsfreien Strömung entlang einer beliebigen Kurve, 
2. die Volumenkraft hat ein Potential,
3. es handelt sich um eine reibungsfreie Strömung.

Diese drei Punkte heißen folgendes: Ich kann mit dieser Gleichung bestimmte Größen einer Strömung entlang einer Stromlinie berechnen (Stromlinie kennt jeder von Bildern). Dabei ist zu beachten, dass Volumenkräfte - also Kräfte, die auf das Luftvolumen wirken - ein Potential aufweisen. Bei der Erdbeschleunigung ist dies gegeben, von daher brauchen wir uns darum keine Sorgen machen. Das mit der Reibungsfreien Strömung ist so eine Sache. Die haben wir nicht. Aber die Auswirkungen von Reibung interessieren uns bei dieser Untersuchung auch nicht und wir gehen deshalb einfach mal davon aus, dass wir keine Luftreibung haben.

In der allgemeinen Form sieht die Bernoulli-Gleichung ziemlich kompliziert aus. Gehen wir aber davon aus, dass wir eine stationäre Strömung mit konstanter Dichte und ohne große Höhendifferenzen haben, wird es viel einfacher (eine stationäre Strömung ist eine Strömung, bei der sich die Fließgeschwindigkeit an keinem Punkt des beobachteten Raums mit der Zeit verändert - also die Stromlinien nicht rumzappeln).
Dann schaut die Gleichung so aus:
1/2 q1² + p1 / roh = 1/2 q2² + p2 / roh

q1 ist die Luftgeschwindigkeit am ersten Punkt der Stromlinie,
q2 die Luftgeschwindigkeit an Punkt 2.
p1 und p2 geben an den gleichen Orten wie q1 und q2 den Luftdruck an.
roh ist die Luftdichte.

Die Bernoulligleichung setzt so Luftgeschwindigkeit, Druck und Dichte in Relation.
Man kann das ganz einfach anwenden.
Weiter oben wurde ja schon einmal der Staudruck berechnet. Dies geschieht mit genau dieser Formel:
Man hat eine Strömung von q1 = 36 km/h = 10 m/s
Der Luftdruck beträgt p1 = 101300 Pa.
Die Luftdichte beträgt roh = 1,225 kg.

Jetzt verfängt sich diese Strömung im Schirm und wird auf nahezu 0 km/h heruntergebremst (=q2). Die Luftdichte bleibt gleich groß - kompressibel wird Luft erst, wenn man der Schallmauer etwas näher kommt.
Wie groß ist jetzt der Luftdruck im Schirm?
Einfach die Gleichung nach p2 umstellen:
1/2 q1² + p1 / roh = 1/2 q2² + p2 / roh (das gleiche wie oben)
p2 / roh = 1/2 q1² - 1/2 q2² + p1 / roh
p2 / roh = 1/2 (q1² -q2²) + p1 / roh
p2 = 1/2 * roh * (q1² -q2²) + p1
p2 = 1/2 * 1,225 * (10² - 0²) + 101300
p2 = 61,25 Pa + 101300 Pa
p2 = 101361,25 Pa

Der Druck im Schirm beträgt somit 101361,25 Pa = 1,0136125 bar. Das ist im Vergleich zur umströmenden Luft ein Druck, der um 61,25 Pa = 0,0006125 bar höher ist.


Gut, wir haben mit der Bernoulli-Gleichung den Staudruck errechnet. Pillepalle.
Wie errechnet man damit den Auftrieb eines Flügelprofils?
Nun, alleine mit der Bernoulligleichung gar nicht.
Wenn ich aber die Luftgeschwindigkeit um das Profil herum kenne, kann ich anhand dieser Geschwindigkeiten den Druckverlauf um das Profil errechnen. Im Prinzip genauso, wie wir vorhin den Staudruck berechnet haben. Statt q2 = 0 nehmen wir dann die Geschwindigkeit, die an der entsprechenden Stelle am Profil herrscht.
Ich hab da mal ein Bild gemalt *g*


Blau ist das Profil - aufgeteilt in mehrere Abschnitte.
Drumherum siehst du in dünn schwarz die Stromlinien (nicht auf die Abstände der Stromlinien achten - die haben in der Zeichnung keine Aussage).
Die grünen Vektoren (=Pfeile) beschreiben die Luftgeschwindigkeit aus der Sicht eines mit dem Profil mitbewegten Betrachters. Kurze Vektoren deuten auf geringe Geschwindigkeiten hin, lange auf hohe. Die Richtung der Vektoren entspricht der Fließrichtung der Luft.
Schauen wir uns die roten Vektoren an:
Die Länge der roten Vektoren beschreibt den Luftdruck relativ zur Atmosphäre. Ein roter Vektor mit der Länge 0 würde also auf 1013 hPa absolut Druck deuten. Hat der Pfeil eine Länge und zeigt von dem Profil weg, herrscht hier ein niedrigerer Druck als 1013 hPa. Zeigt er hingegen in das Profil, ist der Druck größer als 1013 hPa.
Wie kommt man auf die Länge der roten Pfeile (=dem Luftdruck)?
Genau! Mit der Bernoulligleichung.

Was haben wir bisher?
Gegeben waren die Profilgeometrie und die Luftgeschwindigkeit (grüne Pfeile) an jedem Abschnitt der Geometrie.
Daraus errechnen wir den Luftdruck und zeichnen ihn rechtwinkelig auf die Profiloberfläche ein (rote Pfeile).

Wir erinnern uns: Kraft ist gleich Druck mal Fläche.
Druck haben wir. Und eine Fläche auch: Nämlich die kleinen Geometrieabschnitte. Diese haben eine bestimmte Länge. Und wenn wir uns das Profil jetzt auch noch als Flügel vorstellen, also mit einer Spannweite, haben wir auch eine Fläche (Länge mal Breite).
Also berechnet sich die Kraft pro Geometrieabschnitt mit F = p * l * s. F ist die Kraft, p der berechnete Druck, l die Abschnittslänge und s die Spannweite.
Wie man es aus dem Alltag kennt, hat eine Kraft immer eine Richtung. Wenn ein Luftdruck auf eine Fläche wirkt, zeigt die Kraft immer senkrecht auf die Fläche.

Addiert man nun sämtliche Kräfte unter Berücksichtigung ihrer Richtung zusammen, welche auf die Abschnitte wirken, so erhält man letztendlich die Kraft, welche die Luft auf den Flügel ausübt.


Auf dem Kopf geht das genauso!
Hier nochmal ein Bildchen


Soweit zum Bernoulli.
Mehr gibt's heut nicht. Mein Bier ist alle...

Viele Grüße,
Malte

[WA]

AW: Kappen Innendruck

Hi Wolfang,

Soweit ich das durchblicke, würden die Fundamente der Physik erschüttert, sollte es dir gelingen, die Ungültigkeit der Bernoulli Theorie zu beweisen.

Werde mich hüten dies zu tun! Mit den "Zweifel an der Bernoulli Theorie" habe ich mich mißverständlich ausgedrückt. Die schulmäßige Auftriebserklärung warum ein Flügel fliegt, Luftpartikel oben schneller als unten und treffen sich hinten wieder gleichzeitig, wird ja mit der Bernoulli Theorie begründet und nur dies erachten einige Wissenschaftler als falsch und das leuchtet mir ein. Mehr nicht von meiner Seite.

Um mit dem Clark Y Profil auf dem Rücken zu fliegen, brauchst du einfach nur einen größeren Anstellwinkel als wenn du "richtig rum" fliegst. Der Grund ist einfach, dass der Nullauftriebswinkel bei diesem Profil bei ca -5° liegt. Alles, was unter -5° liegt, erzeugt negativen Lift: also Auftrieb im Rückenflug.
Wie stellst du da die Verbindung zum Bernoulli her?
Viele Grüße,
Malte

Mir geht es darum, daß die Schulweisheit eine Erklärung hat wieso ein Flügel Auftrieb generiert und damit wird Bernoulli in Verbindung gebracht, nicht ich bringe ihn damit in Verbindung. Siehe meine Erklärung oben. Mißverständlich ausgedrückt.

"Auf dem Rücken musst du drücken"!
Schon klar, aber wenn ich die gängige Luftpartikeltheorie heranziehe, müsste der Flügel Abtrieb generieren, tut er aber nicht, also kommen schlauere als ich, z.B. Understanding Flight´, David F. Anderson und Scott Eberhard, zu dem Schluss, daß es eine andere Erklärung für den Auftrieb an einem Flügel geben muß. Ein Profil verbessert die Flugeigenschaften aber ein Brett als Fläche ohne Profil fliegt auch, z.B. ein Papierflieger völlig ohne Profil fliegt ganz manierlich. Wie geht das mit der gängigen Erklärung der schnelleren Strömung oben und der langesameren unten?

Dein "Esotheriker" Peter A. scheint mir da den richtigeren Ansatz zu haben.

Danke für Deine Fleißarbeit gestern Abend, Du hast mich in Formeln ertränkt!

[JHG]

AW: Kappen Innendruck

:.. Die schulmäßige Auftriebserklärung warum ein Flügel fliegt, Luftpartikel oben schneller als unten und treffen sich hinten wieder gleichzeitig,

Da tust du der Schule Unrecht, das kommt bestenfalls im Kindergarten.;-) Du verwechselst Bernoulli mit Equal Transient Times (treffen sich hinten wieder) und diesen Unsinn hat der arme Bernoulli auch nie verzapft. Außerdem hatte Bernoulli auch nichts mit Fliegerei am Hut. Seine Gleichungen ermöglichen Strömungsunterschiede in Druckunterschiede zu übersetzen wie dir Malte ja ausführlich erklärt hat

wird ja mit der Bernoulli Theorie begründet und nur dies erachten einige Wissenschaftler als falsch und das leuchtet mir ein. Mehr nicht von meiner Seite.

Da ist nichts falsch. Tatsache sind nun mal Kräfte, Auftrieb und Widerstand die auf Druckunterschiede zurückzuführen sind und diese Druckunterschiede entsprechen Unterschieden in den Strömungsgeschwindigkeiten zwischen Ober und Unterseite des Flügels. Das ist messbar und auch sehr gut bestätigt.

Mir geht es darum, daß die Schulweisheit eine Erklärung hat wieso ein Flügel Auftrieb generiert und damit wird Bernoulli in Verbindung gebracht, nicht ich bringe ihn damit in Verbindung. Siehe meine Erklärung oben. Mißverständlich ausgedrückt.

Nachdem du es wiederholst tu ich es auch: Die Schulweisheit weiß seit sehr langer Zeit dass die Equal Transient Times Theorie Blödsinn ist. Spätestens seit den Arbeiten Prandtls, Kuttas und Shukowskis

...Schon klar, aber wenn ich die gängige Luftpartikeltheorie heranziehe, müsste der Flügel Abtrieb generieren, tut er aber nicht, also kommen schlauere als ich, z.B. Understanding Flight´, David F. Anderson und Scott Eberhard, zu dem Schluss, daß es eine andere Erklärung für den Auftrieb an einem Flügel geben muß. Ein Profil verbessert die Flugeigenschaften aber ein Brett als Fläche ohne Profil fliegt auch, z.B. ein Papierflieger völlig ohne Profil fliegt ganz manierlich. Wie geht das mit der gängigen Erklärung der schnelleren Strömung oben und der langesameren unten?

Und nochmals, die ist nicht gängig, außer in Kindergärten und bei Ahnungslosen

Dein "Esotheriker" Peter A. scheint mir da den richtigeren Ansatz zu haben.

Eine physikalisch richtige und unantastbare Theorie für das Fliegen gibt es noch nicht

= Bitte ich habe keine Ahnung aber die anderen auch nicht.

Genialer Ansatz.

Tatsache ist, dass die Rechenmodelle heute hervorragend funtionieren. Sogar so kleine Einmannhalbtagsentwicklungsabteilungen wie sie die meisten Gleitschirmfirmen betreiben können heute mit großer Genauigkeit Strömungen an so einem wabbeligen Stück Stoff berechnen und zB. die Flugleistungen auf 1 bis 2% genau vorhersagen, nicht zuletzt Dank dem guten Herrn Bernouilli.

[MalteJ]

AW: Kappen Innendruck

Danke für Deine Fleißarbeit gestern Abend, Du hast mich in Formeln ertränkt!

Schade, ich habe versucht es so einfach wie möglich darzustellen und die Mathematik auf Schulniveau Mittelstufe zu begrenzen.
Meine Absicht war den Leuten einfach den berüchtigten Bernoulli etwas näher zu bringen. Wie JHG schon schrieb, hat er nicht gesagt, dass sich "Luftteilchen an der Abströmkante wieder treffen" müssen.

Gruß,
Malte

PS: Auch im Rückenflug ist die Geschwindigkeit überm Profil (da wo nicht der Boden ist) höher als unterm Profil

[WA]

AW: Kappen Innendruck

...den berüchtigten Bernoulli etwas näher zu bringen. Wie JHG schon schrieb, hat er nicht gesagt, dass sich "Luftteilchen an der Abströmkante wieder treffen" müssen.

Prima, dann sind wir uns also mit der Equal Transient Times Theorie einig. Dann sollte man aber schleunigst einige Bücher umschreiben, denn nicht nur im Kindergarten wird das offenbar noch so beschrieben, sondern in einem Lehrbuch für angehende Privatpiloten "Luftfahrer" oder wie immer das Buch hieß welches ich 1993 in Händen hielt, hatte ich diesen "Kindergarten" zuletzt gelesen.
Halt, auf der Waku wird das offenbar auch noch gelehrt, hatten wir vor kurzem hier im Forum versucht richtig zu stellen.

[seidenschwan]

AW: Kappen Innendruck

Dann hat die Form des Flügelprofils scheinbar damit am wenigsten zu tun??
Wenn ich also auf dem Rücken fliege müsste ich um oben zu bleiben, den Anstellwinkel entsprechend verändern.

das heist ich könnte auch mit einem Profil fliegen welches unten und oben Gleiche Form hat!

Johann

[MalteJ]

AW: Kappen Innendruck

das heist ich könnte auch mit einem Profil fliegen welches unten und oben Gleiche Form hat!

Richtig. Bei Kunstflugzeugen macht man das gerne.
Ein Profil mit Wölbung erzeugt allerdings einen größeren Auftrieb als ein symmetrisches ohne Wölbung.

Malte

[seidenschwan]

AW: Kappen Innendruck

Und die Randwirbel? Die haben scheint' s einen nicht unerheblichen Einfluss--

http://www.youtube.com/watch?v=AYJyYf63qFg

Hier wird die Sache ganz nett erklärt, ( Die Wirbelsache ab ca 20.30) Aber dass mit den Wirbel habe ich nicht so ganz begriffen

Johann

[Steffen]

AW: Kappen Innendruck

das heist ich könnte auch mit einem Profil fliegen welches unten und oben Gleiche Form hat!

Johann

Richtig, Du kannst auch mit einem Brett aus einem IKEA-Regal fliegen, null Problem. Zu meinen Modellfliegerzeiten gabs das häufiger mal: ebenes Brett, Motor dran, paar Ruderflächen, fliegt. Die Flugeigenschaften (vor allem das Abrissverhalten... ) sind halt ziemlich abenteuerlich....

Steffen