Zweefvliegen

[Anonymous]

Ik weet niet of jullie het weten, maar een zweefvliegtuig hangt aan de lucht. Nu een andere vraag.

Een zweefvliegtuig heeft een massa van 350 kilo en heeft een glijgetal van 30 bij 150km/u. Dit betekent dat met een hoogte van 1000m het vliegtuig 30 kilometer ver kan glijden aan een snelheid van 150km/u. Het toestel daalt bv bij 150km/u met 2m/s.

Nu nemen wij water mee om onze prestaties te verbeteren. Dit wil zeggen dat wij bv 100 liter water in onze vleugels meenemen. Ons vliegtuig weegt dan 450 kilo. Met meer water kunnen wij ons glijgetal vanaf een bepaalde snelheid verbeteren. In dit geval zouden wij bij 150km/u met 100 liter water slechts 1.8m/s zakken en daardoor zou ons glijetal verbeteren naar bv 35 ipv 30.

Is er een bepaalde formule voor die verklaard dat we zwaarder verder kunnen vliegen?

Ik vraag me dit al lang af.

[Antoon]

ik heb er geen verstand van, maar misschien als je uit legd hoe je aan de getallen bent gekomen. Of zijn deze experimenteel vast gesteld?

ten eerst kost het meer energie om een zwaarder vliegtuig de lucht in de krijgen dan een licht vliegtuig.

want E=h*fz

energie=hoogte * zwaarterkacht

dus als je een zwaarte vliegtuig ( meer zwaartekracht) op de zelfde hoogte houdt bevat hij meer energie. maar dit verklaart volgens mij niet dat het glij getal verandert.

[Anonymous]

Ok. We gebruiken dus termiek om omhoog te gaan. Termiek is warme opstijgende lucht die in pijpen omhooggaat. We moeten hierin draaien om niet terug in de koudere (zakkende lucht) te komen. Eenmaal we hoogte hebben vliegen we verder op zoek naar de volgende termiekbel.

Een zweefvliegtuig zakt altijd. Bij hogere snelheden sneller dan bij lagere. Dit heeft te maken met het vleugelprofiel en de luchtweerstand.

Als we echter het vliegtuig zwaarder maken gaan we bij hogere snelheden minder snel zakken dan hetzelfde lichtere toestel.

Bv Bij een bepaalde snelheid in stabiele lucht gaat een zwever een constante daalsnelheid hebben. Deze wordt weergegeven in volgende grafiek

Gewicht zweefvliegtuig

Km/u 320kg 400kg 500kg

100 0.6 0.6 0.7 0.6 is daalsnelheid

120 0.85 0.82 0.81 in m/s

140 1.25 1.1 1

190 2.9 2.35 1.9

Bij 190 km/u gaat het toestel van 320 kg dus -2.9m/s zakken en het toestel van 500 kg gaat bij dezelfde snelheid slechts -1.9m/s zakken. Het zwaadere toestel zal dus verder geraken dan het lichtere toestel.

Dit is zo. Dit zijn effectieve cijfers. Dit is dus geen theoretisch model.

Hoe hoger het gewicht hoe meer het zal opbrengen bij hogere snelheden.

Uw vraag waarom neem je dan niet 400 liter mee.

1. De toestellen van tegenwoordig kunnen maximaal 200liter meenemen.

2. We moeten ook stijgen in de termiek en hoe zwaarder we zijn hoe langzamer we stijgen. Dus als het supertermiek is doe je er veel water in. Is het prulletermiek neem je best geen water mee omdat je anders te zwaar bent om te stijgen in de termiek.

Duidelijker???

[Antoon]

ja ik vat het nu.

Je zou met exel een experimentele formule kunnen maken.

[Anonymous]

Ja kijk ff een voorbeeld.

Een zweefvliegtuig dat vliegt aan 160km/u daalt constant aan 2.5m/s. Dit kan gemeten worden.

De glijhoek is dan:

Standaard wordt 1000m genomen als afvlieghoogte.

De tijd om van 1000m tot 0 te gaan is in dit geval: 1000-2.5 = 400s

Op die 400sec vliegt het vliegtuig ? km ver.

1 sec aan 160km/u = 160 / 3600 = 0.0444444444km

op 400s legt hij dan 0.04444km * 400 = 17.777 km af.

Het glijgetal is dan 17.7

Het zwaardere toestel zakt bij 160km/u slechts 2m/s dus. Dit wordt ook gemeten.

1000/2 = 500 sec

500 * 0.04444 = 22.2222

Het glijgetal van het zwaardere vliegtuig is dan 22.22 bij dezelfde snelheid.

Er is dus aan het uiterlijk van het vliegtuig niets veranderd. Geen extra weerstand, niets. Enkel de binnenkant van de vleugels is nu met water gevuld.

Is er een aerodynamische formule die de daalsnelheid van een vliegtuig zonder motor bepaald waarin met het gewicht rekening gehouden wordt?

Dit kan voor een boeing, cessna, jet, ... eender welk vliegtuig met uitgevallen motor zijn.

Heeft dit te maken met de energie die het vliegtuig heeft. Dus meer massa is meer energie. Men vergelijkhet wel is met de vergelijking:

Een ping pong balletje kan je minder ver gooien dan een steen van dezelfde grootte. Maar volgens mij klopt dit niet helemaal.

Ik weet dat het een rare situatie is, maar ik vraag het telkens af wanneer ik mijn vleugels met water vul.

[Bart]

Heeft dit te maken met de energie die het vliegtuig heeft. Dus meer massa is meer energie.  Men vergelijkhet wel is met de vergelijking:

Een ping pong balletje kan je minder ver gooien dan een steen van dezelfde grootte. Maar volgens mij klopt dit niet helemaal.

Ik weet dat het een rare situatie is, maar ik vraag het telkens af wanneer ik mijn vleugels met water vul.

Ik heb even zitten denken en ik denk zelf aan het volgende:

De zwaartekracht (m*g) van het vliegtuig kan worden ontbonden in een component in de vliegrichting en eentje loodrecht op het vliegtuig. Deze tweede component wordt gecompenseerd door de lift van de vleugels.

Tijdens de daling blijft de snelheid hetzelfde. Dit betekent dat de weerstand van het vliegtuig moet worden gecompenseerd door de zwaartekracht component in de vliegrichting. Deze component kan geschreven worden door: F = m * g * sin(hoek).

Je hebt nu twee gevallen, waarin alleen de massa veranderd. Omdat F gelijk is aan de weerstand (en deze veranderd niet) zal een toename van de massa m het gevolg hebben dat de hoek kleiner wordt. Dit betekent dat het glijgetal (1/tan(hoek)) toeneemt.

[Anonymous]

Voilà, dat is een theorie die ik wel kan aannemen, en die ik ook nog eens begrijp.

Tx

[Mrtn]

Als je in NL je brevet wilt halen, krijg je de theorie. Het heeft te maken met de curve die de verhouding tussen lift van de vleugel en snelheid laat zien (bij constante invalshoek).

Ik wil het ook wel weer eens weten.. zal het nazoeken (ben geen vlieger, mijn vader wel)

[Anonymous]

Ik weet niet of jullie het weten, maar een zweefvliegtuig hangt aan de lucht. Nu een andere vraag.  

Een zweefvliegtuig heeft een massa van 350 kilo en heeft een glijgetal van 30 bij 150km/u. Dit betekent dat met een hoogte van 1000m het vliegtuig 30 kilometer ver kan glijden aan een snelheid van 150km/u. Het toestel daalt bv bij 150km/u met 2m/s.

Nu nemen wij water mee om onze prestaties te verbeteren. Dit wil zeggen dat wij bv 100 liter water in onze vleugels meenemen. Ons vliegtuig weegt dan 450 kilo. Met meer water kunnen wij ons glijgetal vanaf een bepaalde snelheid verbeteren. In dit geval zouden wij bij 150km/u met 100 liter water slechts 1.8m/s zakken en daardoor zou ons glijetal verbeteren naar bv 35 ipv 30.  

Is er een bepaalde formule voor die verklaard dat we zwaarder verder kunnen vliegen?

Ik vraag me dit al lang af.

Het klopt niet helemaal wat je zegt. De uitleg van dit probleem begint eigenlijk bij het krachtenplaatje van een stationair vliegend zweefvliegtuig. De voorstuwende kracht is eigenlijk de component van het gewicht in langsrichting van het gewicht van het vliegtuig (deze staat tegenover de weerstand van het vliegtuig). De lift van een zweefvliegtuig staat loodrecht op de koorde van de vleugel. De verhouding tussen de verticale component van de lift en de weerstand (L/D) geeft je het glijgetal dit is ook de verhouding van de voorwaardse snelheid in de daalsnelheid. Stel dus dat je een glijgetal hebt van 1 op 30 dan betekend dit dus dat de weerstand een dertigste is van de lift en dat als je bij die glijhoek 100 km/h vliegt dat je daalsnelheid dan ongeveer (in feite zou je de horizontale component moeten nemen maar de hoeken zijn klein dus de horizontale snelheid is ongeveer gelijk aan de gemeten snelheid in vliegrichting) 100/30= 3.3 km/h wat ongeveer neerkomt op 0.9 m/s.

Nu ga je het gewicht van het zweefvliegtuig vergroten. De vorm (dus de aerodynamische karakteristiek) van het zweefvliegtuig veranderd niet. Wat heeft dit tot gevolg? Je moet harder vliegen om hetzelfde krachtenevenwicht te bereiken. De snelheid waar je beste glijgetal wordt bereikt wordt ook hoger, je overtreksnelheid (de snelheid waar een vliegtuig niet voldoende lift kan kreeren om stationair te blijven vliegen in dus niet stationair naar beneden gaat vallen) neemt ook toe. Als je alle wiskunde erachter uitwerkt dan blijkt die toename van snelheid evenredig te zijn met met de verhouding tussen het nieuwe gewicht en het oude gewicht. Dus Als we het vorig voorbeeld even aanhouden en het zweefvliegtuig is 1.3 keer zo zwaar geworden, dan krijg je bij 130 km/h een daalsnelheid van 1.17 m/s de verhouding blijft dus gelijk, dus het glijgetal (1 op 30) blijft dus ook gelijk. Dan zie je ook meteen het nadeel van het grotere gewicht, je daalsnelheid wordt groter. De daalsnelheid kan zo groot worden dat je niet meer door de thermiek omhoog getild kan worden en dat je moet (buiten) landen. Nog een effekt, waar ik niet helemaal in detail op zal ingaan want de wiskunde daarachter is redelijk complex, is dat de bochtstraal toeneemt en dat het op een gegeven moment bijna onmogelijk wordt (extreme hellingshoeken en dus extreme daalsnelheden) om in de thermiek te blijven.

Voordel van extra gewicht is natuurlijk wel dat je een hogere reissnelheid hebt, en daar gaat het juist om bij het vliegen met ballast (water)

Lang verhaal maar het zou wat duidelijker worden als je hier kon tekenen.