Gleitzahl
Die Gleitzahl ist ein Wert, der sich aus dem Gleitwinkel eines Luftfahrzeuges im stationären Gleitflug ergibt. In anschaulicherer Form wird sie auch als Gleitverhältnis dargestellt. Daraus lässt sich die horizontale Entfernung errechnen, die das Flugzeug in stiller Luft bei einem gegebenen Höhenverlust zurücklegt.
Speziell im Segelflug dient die maximale Gleitzahl eines Flugzeugs, zusammen mit dem geringsten Sinken und den jeweiligen Geschwindigkeiten, zum Vermitteln der Leistung eines Typs.
| Inhaltsverzeichnis |
Definition
Im stationären Gleitflug, also einem antriebslosen Geradeausflug mit konstanter Geschwindigkeit und damit auch konstanter Sinkrate, bewegt sich ein Flugzeug auf einer geraden Linie abwärts, der um den Gleitwinkel unter der Horizontalen liegt. Die Gleitzahl ist der Tangens dieses Winkels.
Zur Anschaulichkeit wird die Gleitzahl in der Praxis meist als Quotient angegeben, dann genannt Gleitverhältnis.
Unter vielen Segelfliegern hat es sich eingebürgert, den Kehrwert des Gleitverhältnisses unkorrekt als Gleitzahl zu bezeichnen.
Beispiele
Bei einem Gleitwinkel von etwa 2,86° beträgt die Gleitzahl 0,05 und somit das Gleitverhältnis 1:20 (die unkorrekte umgangssprachliche "Gleitzahl" ist also 20). Einem Gleitverhältnis von 1:50 entsprechen eine Gleitzahl von 0,02 und ein Gleitwinkel von etwa 1,15°.
Mit einem Gleitverhältnis von 1:20 legt ein Flugzeug unter Verlust von 1000 m Höhe eine Entfernung von 20 km zurück, mit 1:50 entsprechend 50 km.
Maximale Gleitzahl
Ein Flugzeug hat keine konstante Gleitzahl, sie hängt von der Geschwindigkeit und der Masse des Flugzeugs ab.
Generell gilt beim Gleiten, dass die Energie zur Überwindung des Luftwiderstands mangels Motor allein aus dem Höhenverlust kommt. Auch gilt, dass sich die Geschwindigkeit nur über die Anstellwinkel der Flügel regulieren lässt. Wie man an den Polaren eines Flügelprofils ablesen kann, ändert sich das Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand bei verschiedenen Anstellwinkeln.
Zum Erreichen einer maximalen Gleitzahl ist es nicht von Vorteil, beim besten Auftrieb (der Geschwindigkeit des geringsten oder besten Sinkens) anzusetzen, da dort der Widerstand ebenfalls groß ist. Es muss also auf einer gegebenen Entfernung mehr Höhe aufgegeben werden, um die Geschwindigkeit zu halten.
Ebensowenig von Vorteil ist der Ansatz beim geringsten Widerstand, da dort der Auftrieb auch niedrig ist. Die maximale Gleitzahl liegt dazwischen und lässt sich aus einem Diagramm der Leistungspolaren ablesen. Diese Geschwindigkeit des besten Gleitens ist ein Kompromiss aus möglichst hohem Auftrieb bei gleichzeitig möglichst niedrigem Widerstand.
Erhöht man die Masse des Flugzeugs, kann aus dem gleichen Höhenverlust mehr Energie gewonnen werden (bzw. es ist weniger Höhenverlust zum Halten einer bestimmten Geschwindigkeit nötig). Dabei verschieben sich die Leistungspolare und das beste Gleiten wird bei einer höheren Geschwindigkeit erreicht.
Moderne Segelflugzeuge erreichen heute maximale Gleitzahlen von 1:50 bei einer Geschwindigkeit von 100-110 km/h. Zum Vergleich ein Verkehrflugzeug (z.B. Airbus A340) bringt es auf eine Gleitzahl von etwa 1:16 bei einer Geschwindigkeit von circa 390 km/h.
Gleitzahlen in der Segelflug-Praxis
Im Segelflug werden oft weite Strecken geflogen, wobei nur tagsüber geflogen werden darf und die Strecke damit auch durch die Durchschnittsgeschwindigkeit begrenzt wird. Deshalb ist nicht nur das beste Sinken des Flugzeugs, das leichteren Höhengewinn in Aufwinden sicherstellt, sondern eben auch die maximale Gleitzahl und die Geschwindigkeit des besten Gleitens von Interesse.
Eine höhere maximale Gleitzahl erlaubt es, Strecken zwischen Aufwindzonen mit weniger Höhenverlust zu durchqueren. Somit muss auch weniger Höhe in einer Aufwindzone gewonnen werden, um diese Strecke sicher zurückzulegen. Dies führt zu höherer Durchschnittsgeschwindigkeit, ebenso tut dies eine höhere Geschwindigkeit des besten Gleitens.
Auch können viele Leistungssegelflugzeuge mit Wasserballast beladen werden. An Tagen mit übermäßig guter Thermik und sonstigen Aufwinden, bei denen das durch den Ballast schlechtere beste Sinken keine Probleme bereitet, können so durch die Verschiebung des besten Gleitens zu höheren Geschwindigkeiten noch weitere Strecken zurückgelegt werden.
Um einen steilen Landeanflug zu ermöglichen, sollte die Gleitzahl so gering wie möglich sein. Dies wird durch im Landeanflug ausfahrbare Landehilfen erreicht, die den aerodynamischen Widerstand des Flugzeuges erhöhen und gleichzeitig einen Teil des Auftriebs vernichten. Damit wird eine bedeutend höhere Sinkrate bei Normalfahrt erreicht. Weit verbreitet sind die Störklappen (Schempp-Hirth-Klappen, siehe Abbildung zum Segelflug), die etwa in der Mitte des Tragflügelprofils senkrecht in den Luftstrom ausgefahren werden, und eine Gleitzahl von 40 und mehr zum Anflug auf 5 bis 10 verringern können. Ergänzend ist vor allem bei älteren Holzflugzeugen das Flugmanöver Seitengleitflug (Slip) wirkungsvoll, bei dem das Flugzeug durch Kreuzen der Ruder in Schräglage gebracht und der Rumpf quer zur Flugrichtung gedreht wird. Kategorie:Aerodynamik Kategorie:Segelflug