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Samstag 10 März 2007

Aerodynamik
Computeranimation des Sackflugs
Zu den Sackflugbeiträgen in GLEITSCHIRM 4/2007

   
Tests und Geräte 
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In GLEITSCHIRM 4/2007 stellen wir den Sackflug eingehend vor : Wir beschreiben die Aerodynamik des Flugzustands und erklären, wie er wieder ausgeleitet wird.

Außerdem beschreiben die Acro-Profis Judith Zweifel und Xandi Meschuh Schritt für Schritt, wie der Sackflug bewußt eingeleitet wird : als Kunstflugmanöver oder als Einleitungshilfe für andere Acrotricks wie beispielsweise den Helikopter.

Hannes Papesh von Nova hat den Sackflug in seinem CFD-Programm simulieren lassen. Die interessanten Computeranimationen der Strömungen können Sie hier als zusätzliche Bebilderung des Sackflug-Artikels laden : klicken Sie dazu auf die Vorschaubilder, die dazugehörigen bewegten GIF-Bilder werden ganz einfach in einem neuen Fenster Ihres Browsers geladen. Teilweise sind die Dateien fast 4 MB groß : bitte Geduld !

Deutlich mehr Geduld brauchte übrigens der berechnende Computer : für die Berechnung der Strömungsverhältnisse um den dreidimensionalen Gleitschirmflügel während einer 8 Sekunden dauernden Flugphase lief der Prozessor drei Tage lang heiß !

Hier 2 kleine animierte GIFS : Profil mit 90Grad Anstellwinkel, Farbe nach Geschwindigkeit.

Im Detail gut zu sehen : An der Nase sieht man einen Bereich, an dem die Strömung beschleunigt wird (rot). Dieser Unterdruck kann helfen, den Schirm wieder aus dem Sackflug zu bekommen.

Hier eine ähnliche Animation unter Berücksichtigung der dynamischen Strömungsänderungen.

Die Strömung bildet abwechselnd größere Wirbel vorne und hinten (Frequenz ca. 2 Sekunden). In eben dieser Frequenz schwingt auch der Auftrieb. Das ca zeigt in diesem Fall genau nach vorne (links) und steht somit für eine Kraft, die den Schirm wieder aus dem Sackflug ziehen möchte. Der Widerstand ist die Kraft, die den Piloten trägt. Als Sinkspeed wurde 10m/s genommen, das ist etwas viel und entspricht einer ziemlich hohen Flächenbelastung.

Bis jetzt wurde nur die Strömung um einen Profilquerschnitt betrachtet. Deutlich komplexer ist die Animation der Strömung um den wirklichen dreidimensionalen Flügel : Hier wurden die Strömungsverhältnisse bei 8 Sekunden Flug, aufgelöst in Zehntelsekunden-Schritten, vom Computer berechnet.

Es bilden sich seitlich deutliche Wirbel schräg nach oben.

Von oben sieht das Ganze dann übrigens so aus :

Alle Grafiken und Berechnungen sind von Hannes Papesh, NOVA. In Ausgabe 5/2007 werden wir das CFD-Berechnungsprogramm und seine Nutzen für die moderne Gleitschirm-Entwicklung detailliert vorstellen ...

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