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Meine Anmerkungen
zu den Pitch-Lufttüchtigeitsforderungen:
In den Lufttüchtigeitsforderungen für HG und GS (2.2)
wird im Wesentlichen gefordert, dass das „Nickmoment … statische
Längsstabilität mit ausreichenden Reserven aufweist“
Die
Ausführungsbestimmungen legen für verschiedene
Messgeschwindigkeiten Nickmomente fest.
Das Hauptproblem mit dieser
Regelung ist vor allem, dass der Bezug auf die Größe
des Gerätes fehlt. Die Definition über
Momente benachteiligt kleine Geräte und bevorzugt große.
Warum Grenzwerte in Form von Momenten ungünstig
sind
Die statische Längsstabilität wird in der Flugmechanik üblicherweise
dimensionslos betrachtet. Statische Längsstabilität
beruht auf geometrischen Parametern wie Pfeilung, Schränkung,
Flügelprofilierung etc., d.h. auf größen-unabhängigen
Parametern.
Die klassischen Bedingungen für statische Längsstabilität
werden an dem Nullmomentenbeiwert und dem Anstieg des Momentenbeiwertes
mit dem Anstellwinkel festgemacht.
Diese Zusammenhänge sind jedem Flugmechanik-Lehrbuch
zu entnehmen.
Nachdem unstrittigerweise die Physik der Längsbewegung durch
dimensionslose Beiwerte beschrieben wird, wäre zu erwarten,
dass auch die Prüfkriterien für die statische Längsstabilität
an dimensionslosen Beiwerten festgemacht wird.
Dies ist auch bei ausländischen Prüfvorschriften
(z.B. HGMA oder BHPA) der Fall, lediglich in Deutschland besteht
man auf Grenzwerten, die auf Momenten und nicht auf Beiwerten
beruhen.
Das hat zur Folge dass für größere Geräte
effektiv weniger Stabilität und für kleinere Geräte
eine höhere Stabilität gefordert wird.
Ein kleines Beispiel für 3 Geräte mit 10,14 und 20
m2 Fläche zur Illustration der Größenordnungen.
Dabei wurde angenommen, dass alle 3 Geräte am Messwagen
ein Nickmoment (Nullmoment) von 50Nm bei 40 km/h erzielen (dies
entspricht dem DHV Grenzwert).
(blau sind Eingabeparameter, rot die Ergebnisse)
Cm=M / ( ρ /
2 * v2 * F * l)
ρ = Luftdichte,
v = Geschwindigkeit,
F =Fläche,
l = mittlere Flügeltiefe |
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gemessenes Moment [Nm] |
Messgeschwindigkeit [km/h] |
Messgeschwindigkeit [m/s] |
Fläche [m2] |
Streckung |
mittl. Flügeltiefe [m] |
Luftdichte [kg/m3] |
Gerät
klein |
50 |
40 |
11,11111111 |
10 |
8 |
1,1180 |
1,2 |
Gerät
Durchschnitt |
50 |
40 |
11,11111111 |
14 |
8 |
1,3229 |
1,2 |
Gerät
groß |
50 |
40 |
11,11111111 |
20 |
8 |
1,5811 |
1,2 |
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Ergibt: |
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Cm |
Cm in % |
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Gerät
klein |
0,060373835 |
166% |
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Gerät
Durchschnitt |
0,036446574 |
100% |
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Gerät
groß |
0,021345374 |
59% |
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Für das kleine Gerät ergibt sich, dass im Vergleich
zum Durchschnitt der Geräte (14 m2) effektiv 66% höhere
Cm-Werte gefordert werden, beim großen wird 41% weniger
gefordert.
Zum Argument Nickdämpfung
Mir kam das Argument
zu Ohren, diese "Ungleichbehandlung" sei
dadurch gerechtfertigt, dass kleine Geräte ja weniger Nickdämpfung
hätten. Doch auch die Nickdämpfung lässt sich
als größenunabhängiger und dimensionsloser Beiwert
definieren, der lediglich von der Form des Gerätes und der
Lage der Drehachse abhängt.
Nickdämpfung ist sehr wichtig für die Sicherheit gegenüber
Tucks, aber sie kann nicht die statische Längsstabilität
gänzlich ersetzen. Bei dem zweiten "Standardproblem" von
Hängegleitern, dem Nicht-Abfangen bei hohen Geschwindigkeiten
(früher "Flattersturz"), hilft sie nicht.
Wer es
nicht selbst berechnen möchte, kann unseren Pitchrechner hier
downloaden, welcher nach obiger Formel rechnet. |