Grondsnelheid versus luchtsnelheid, ofwel de invloed van de wind

Nou, hier gaatie- dan, als spinoff van dit draadje:
http://www.modelbouwforum.nl/threads/dornier-do-28a-twin-sleper-bouwproject.24489/


Stelling 1:
90-95% van de modelvliegers begrijpt de problematiek niet goed, men verward continue wat de invloed van de wind is op een (model)vliegtuig.
Stelling 2:
Men denkt dat energie uitsluitend ten opzichte van de aarde bekeken kan worden. Nee, het is ook mogelijk dit binnen een systeem te bekijken
Stelling 3:
Modelvliegers zijn dom? NEE, maar je wordt vanaf je eerste vlucht bedonderd door hetgeen je waarneemt, en als je dan les krijgt van een instructeur die het ook nooit begrepen heeft, dan kun je die 90% het niet kwalijk nemen dat ze het nooit goed begrepen hebben.

Ja, daar gaan we wat aan doen in dit draadje!
Voor de mensen die het al wel begrepen hebben: om dit draadje niet onnodig complex te maken halen we er (voorlopig?) geen "windshear" bij, laten we eerst proberen dit eens duidelijk te krijgen.

OK, Johan, jij als eerste aan de beurt.
Helaas, als je deze antwoorden bij de les aerodynamica zou geven zou je eindigen in de hoek met een vette "0" en een zéér teleurgestelde leraar!
Je vergelijking op de fiets gaat al direct mank, een model(vliegtuig) heeft géén contact met de grond en ondervindt dus géén (aerodynamische) voor- of nadelen van wind.
Het enige wat je waarneemt is een verandering van snelheid over de grond.
Dus als jouw model prima horizontaal vliegt met de motor op bvb 5000RPM, dan zal hij dat in alle richtingen doen, ongeacht de wind. Je hoef dus geen "gas" bij te geven als je "tegen de wind" in vliegt, dat is complete onzin.
Want de overtreksnelheid verandert niet van een model, dat is een EIGENSCHAP van het model, dat staat volkomen los van de wind.
Het enige wat je zult zien in dat je "tegen de wind" in langzamer (ten opzichte van de grond) opschiet. Maar de LUCHTsnelheid van jouw model is precies dezelfde als "met de wind mee".

 

Dit gaat intressant worden ik ga dit volgen

 

Stelling 1: mhhh, denk dat je wel errug hoog zit met je schatting.

Stelling 2: yep.

Stelling 3: ook waar.


Ben al diverse malen tegen gekomen dat iemand tijdens het met de wind meevliegen crasht, of als hij net de kist redt "storing" roept.

Velen vliegen namelijk niet met "harde" wind (mhhh, definitie hard? boven de 4bft?) en zien tijdens de vluchten met minder wind niet het verschil in grondsnelheid tegen de wind in en met de wind mee (dat is toch iets waar de meesten zich op focussen) terwijl de vliegsnelheid tov de omringende lucht met dezelfde gasstand gelijk is.

Gaan ze dan eens vliegen met harde wind dan zijn ze al snel geneigd om met minder gas te vliegen met wind mee en meer gas met tegen wind in.
Dit komt omdat ze zich voornamelijk weer focussen op de grondsnelheid.

Hierdoor vliegen ze met de wind mee soms met zo`n lage snelheid tov de omringende lucht dat ze zichzelf gewoon uit de lucht laten vallen en naderhand roepen "hij deed niets meer".

Bekend probleem, oplossing is simpel.
Als een kist goed vliegt op half gas dan zou die gasstand tegen de wind in en met wind mee altijd goed zijn.
De vliegsnelheid tov de omringende lucht blijft namelijk gelijk.
De grondsnelheid is echter anders.

 

Boeiend topic!

Een volgende vraag: wat gebeurt als een toestel van crosswind tegen de wind in draait?
Bijvoorbeeld:
- 20 km/h wind
- 50 km/h vliegend toestel, dwars op de wind (dus grondsnelheid == luchtsnelheid)

Als dit toestel nu tegen de wind in draait, zal de luchtsnelheid in principe gelijk blijven, maar de grondsnelheid zal met 20 km/h dalen. Door de massatraagheid van de kist, wil deze zijn oude snelheid (absolute snelheid, dus grondsnelheid) vasthouden. Dit lukt uiteraard niet (bij gelijke gasstand), maar heeft wel tot gevolg dat de kist "even" een hogere luchtsnelheid heeft en dus omhoog zal gaan.

Klopt hetgene dat ik hierboven geschreven heb, of is er een andere verklaring voor het feit dat een toestel altijd omhoog wil als je het de wind indraait?

Stefan

PS, als ik er nu wel "windshear" bijgehaald heb, sorry. Ik weet niet wat windshear is, ik heb gewoon een verklaring gezocht voor wat ik zie gebeuren als ik een kist in de wind draai, en ben benieuwd of het ergens op slaat

 

Windshear heeft hier niets mee te maken. Windshear is een verzamelnaam voor plotse, onaangekondigde, veranderingen in windsnelheid, richting of beiden. Ze zijn vooral ongewild. Het bewust in een bepaalde richting draaien met een toestel hoort daar niet bij.

Stevo

 

volgens mij komt einstein hier om de hoek kijken met zijn relativiteitstheorie.
qoute: het is voor diezelfde twee waarnemers onmogelijk om aan de hand van de wetten van de mechanica te bepalen wie van beiden een absolute beweging uitvoert of mogelijk stilstaat. Dit heeft als direct gevolg dat er alleen relatieve en geen absolute snelheden bestaan.
Relativiteitstheorie - Wikipedia

dus wie zegt er dat een vliegtuig sowieso snelheid heeft? misschien staat hij wel stil en draait de aarde onder hem weg .

vliegtuig snelheid is normaal ten opzichte van de grond onder hem maar om te kunnen blijven vliegen moet hij wel luchtstroom hebben over de vleugel dus met de wind mee moet je sneller vliegen.

 

Dit gaat een leerzaam topic worden

 

Hoi Stefan:

Volgens mij is in jouw voorbeeld de grondsnelheid iets groter dan de luchtsnelheid.

Na een uur vliegen heeft dit toestel 50 km voorwaarts afgelegd, maar ook 20 km zijwaarts. Volgens de stelling van Pythagoras (A kwadraat + B kwadraat = C kwadraat) heeft het vliegtuig dan 53,85 km afgelegd over de grond. Een grondsnelheid van 53,85 Km/Uur dus

 

Wat jij zegt klopt wel, echter dan laat je je eigen weg blazen door de wind.

Maar uiteindelijk wil je van A naar B met zijwind, anders komen we nooit waar we zijn moeten :roll:
Dan halen we het modelvliegveld nooit meer ;-)


Je laat je namelijk tijdens het vliegen niet opzij zetten maar je gaat opsturen, met de neus in de wind vliegen.

Zo zal de koers die het vliegtuig volgt hetzelfde blijven echter zal de neus meer tegen de wind in staan.
De afgelegde afstand blijft gelijk alleen je doet er langer over.

Je grondsnelheid is dus lager.

 

Stelling 4:
Het model van de bewegende doos van lucht waarin het model zich verplaatst is een te simpel model van wat er gebeurd bij het vliegen in de wind.
Je ziet namelijk wel degelijk dat je model de neus richting de wind kan/gaat draaien. Vlieg maar eens verticaal omhoog en je ziet de neus richting de wind draaien. Blijkbaar wordt er toch kracht uitgeoefend op het kielvlak.

Ik denk dat het hier in zit:
Bij toenemende wind worden de delta's variaties in de luchtsnelheid ook groter. Deze variaties zitten bovenop de doos aan bewegende lucht en zijn ook zo kortstondig dat ze toch een krachtuitoefening bewerkstelligen op het toestel.

 

Oei, niet zo snel allemaal!

Stefan:
Nee, massatraagheid heeft hier niets mee te maken. Het (model)vliegtuig bevindt zich in een luchtmassa en heeft gewoon daarIN een snelheid en energie. Dat dat over de grond gezien anders uitpakt is niet van belang op de luchtsnelheid. Dat moet je loslaten die gedachte. De energiebalans moet je zien IN die bewegende omgeving en niet naar de aarde, ergo: ren jij in een met een constante snelheid rijdende trein dan kun jij nét zo makkelijk met de beweging mee rennen als er tegenin. Plotseling omdraaien gaat nét zo makkelijk héén als terug.

Even ter verduidelijking: ik ben beroeps(verkeersvlieger) geweest en vlieg nog steeds op sportkisten en af en toe mee met een zwever. Uiteraard naast een tweetal jaar theorie, ik zit dus geen dingen te verzinnen die er niet zijn.
Na 23000 vlieguren kan ik écht wel met 1000% zekerheid zeggen dat (een constante) wind geen invloed heeft op de VLIEGsnelheid.
Ik heb met 747s bochten gedraaid in windsnelheden van meer dan 400 km/u (de zg jetstreams) en ik kan je vertellen dat de snelheidsmeters geen mm afweken van hun normale waarde.
Noch een Cessna hoef je te compenseren als je met windkracht 6 bvb van "dwarswind" tégen of van de wind áf draait.

Een heel enkele keer komt er weer een onervaren (beroeps)vlieger op de proppen met een wilde kijk op de rugwind bochten, het fenomeen heeft inmiddels een naam gekregen: the downwind turn syndrome.
Helaas worden deze dappere, maar wel wat domme luchtridders weggejoeld met lui die het wél begrepen hebben.
Dat ga ik hier niet doen omdat het gros wat hier leest een hobby achtergrond heeft en dus geen theoretische opleiding over vliegen gehad heeft. En probeer ik het dus te verklaren, maar dat valt niet mee heb ik in 30 jaar modelvliegen gemerkt, zó verkeerd zit het in sommige mensen hun kop vastgeramd.

Kijk eens op ::Aero-Experiments:: die man probeert het ook uit te leggen, en kijk nog eens de links die er staan na. Enige goede kennis van het Engels is wel nodig.

Stevo: prima, zo is het. Je komt het echter ook iedere vlucht tegen (als er tenminste wind staat) tijdens het klimmen of dalen. Maar laten we fergodssake dit er nu buiten houden, windshear is alleen te begrijpen als je de normale invloed van de wind volledig begrijpt.

Luppie:
Laten we Einstein erbuiten houden en ons beperken tot de praktijk van het vliegen. Wie weet wat wij als aarde als onderdeel van het zonnestelsel voor een wilde snelheid hebben (ten opzichte van wat?) Dus maak het niet ingewikkelder als het voor de meesten al is.
De terminologie die we gebruiken is LUCHTsnelheid en GRONDsnelheid, en niet vliegtuigsnelheid, dat is in de luchtvaart geen begrip.
Helaas is GRONDsnelheid in feite helemaal niet belangrijk voor een (model)vliegtuig, het wil alleen zeggen dat het over een bepaalde afstand wat langer of korter doet, al naar gelang de windrichting en de koers van het model,
Maar de enige écht belangrijke snelheid is de LUCHTsnelheid, de snelheid ten opzichte van de omringende luchtdeeltjes. DAT is de referentie naar oa je overtrek(stall) snelheid en totaal gedrag van het model.

GRONDsnelheid heeft niets maar dan ook niets met overtreksnelheden te maken. Helaas voor onze sport is het nou juist die snelheid die we waarnemen.
Ben je een goede modelvlieger dan weet je hoe je de windinvloed moet verdisconteren om zodoende de vliegsnelheid te benaderen.
Het beste zou idd zijn dat je een model vliegt met een luchtsnelheidsmeter zoals alle 1/1 vliegtuigen er een hebben, die gevoed wordt door de druk die in de Pitotbuis ontstaat.

Maar er zijn maar weinig modelvliegers die er een gebruiken, dus waar moet je dán op letten met je Calmato?
1. De STAND van je vliegtuig, evt. samen te gaan met een bepaald motorvermogen, bij zwevers is dat stand alléén.
Weet je hoe je model horizontaal vliegt op een windstille dag, gebruik die stand/toerental dan ook op een winderige dag. Of je nou met de wind mee vliegt of er tegenin. Je weet dan dat je nooit uit de lucht zult vallen.
Maak niet de "dodelijke" fout om windaf gas terug te gaan nemen, "omdattie zo hard vliegt".
2. Probeer in te schatten wat de vliegsnelheid is met "aftrek" van windinvloed. Accepteer dat hij "tegen de wind in" langzamer (over de aarde) vliegt en met de wind mee sneller. Maar daar hoef je in principe niets voor te corrigeren.
3. Vlieg bochten altijd met een constante helling en probeer niet een bocht te maken die er over de grond mooi uitziet.

 

Hans:
Klopt, maar je pakt er nu weer windshear bij, zie vorige post. Het is de reden waarom raketten ook in de wind draaien als ze snel opstijgen. De raket gaat namelijk door de verschillende luchtlagen heen die mogelijk (vaak wel) een andere stromingssnelheid hebben en dan krijg je dat effect.
Maar svp laat dat buiten spel tot wel ergens boven posting 2075 zitten, dan durf ik dat pas aan.

In een constante windstroming is er TOTAAL geen kracht op het (model)vliegtuig wat de neus tegen de wind in zou doen draaien. Dat is alléén het geval bij het haantje op de kerktoren, maar die zit vast aan de aarde en dan ontstaan er wel degelijk krachten die de neus in de wind doen draaien.
Zodra je echter eenmaal IN die bewegende luchtmassa bent, is er geen resulterende kracht meer, je "drijft" met de wind mee, wát je ook aan het doen bent.

Heb je wel eens een ballonvaart gemaakt, lekker windstil hè in dat ding.... maar de wind neemt de ballon wél mee, ten opzichte van de aarde dus. Knappe jongen als je in een ballon, met je ogen dicht kun zeggen waar de wind dan vandaan komt, ofwel hoe kan een (model) vliegtuig het dan wél weten??????
Anders zou het zinvol zijn om een zeil aan een ballon te maken, ging-tie nog harduh! (maar de gebroeders Montgolfier hadden dat al snel ontdekt dat dat geen zin had...na hun eerste vlucht in 1783.....)

 

Ik snap dat voor de vliegeigenschappen de snelheid van het vliegtuig t.o.v. de lucht er om heen belangrijk is maar als modelvlieger maar ook als passagier in een groot vliegtuig is de snelheid t.o.v. de grond veel interessanter. Voor een model omdat het dan lijkt alsof hij heel hard gaat of wij zien als referentie de grond en aan de hand daarvan zie je hoe snel hij gaat. Je kunt zelden de luchtsnelheid op de plek van het model zien (alleen aanvoelen) en als passagier omdat de snelheid t.o.v. de grond bepaald hoe lang de vlucht duurt. Dat het vliegtuig 900 km/h gaat met 150km/h tegenwind betekend wel dat hij maar 750km/h gaat en dus duurt de vlucht veel langer

 

Luppie
In de cockpit van een 747 zit een klein hoekie waarin de Groundspeed wordt aangegeven.
Met een dikke klok (classic 747) of een forse "speedtape" (in een moderne airliner) wordt de IAS (Indicated Air Speed, ofwel de luchtsnelheid) voor de vliegers gepresenteerd. Als vlieger is die snelheid HEILIG, waag het niet die bvb tijdens een nadering even uit het oog te verliezen. Helaas is dat precies (naast een boel andere factoren) de reden waarom de Turkish op Schiphol verongelukte.

Tuurlijk, de passagiers kijken naar hun scherrumpie en die geeft ook Groundspeed aan, lekker snel thuis dus uit New York. De vlieger interesseert het veel minder, uiteraard heeft hij zijn brandstof hoeveelheid afgestemd op de te verwachten grondsnelheid, maar verder kijken we er niet zoveel naar, laat staan tijdens de nadering!

Ik probeer in dit draadje te vertellen dat hetgeen we ZIEN als modelvlieger, ons in feite op het verkeerde been zet. Beroepsvliegers die wat schamper doen over modelvliegen komen er doorgaans snel achter dat als ze een modelletje moeten besturen, het véél moeilijker blijkt als een vliegtuig waar je IN zit!

 

Ok, dat klinkt ook logisch (wil nou ook snappen hoe het zit ). Blijft alleen de vraag waarom mijn kist dan altijd omhoog wil op het moment dat ik hem met de neus in de wind draai?

Stefan

 

instelhoek?

 

ff testen of ik het een beetje begrepen heb.

er vaart een boot volgas op een rivier tegen de stroom in, de man op de wal denkt dat gaat ook niet snel, maar nu draait de boot om en gaat volgas met de stroom mee. de man op de wal denkt zo dat gaat een stuk sneller. maar in feite veranderd de snelheid ten opzichte van het water niet.

gr joop (beginnend modelvlieger)

 

Stefan
Omdat jij en ik het modelvliegen moeten afleiden aan een snelheid die ons nept, maken we inschattingsfouten omdat het gewoon lastig is.
Één ervan is dat je mogelijk de bocht met teveel helling maakt en wat hoogte verliest. Dat hoeft niet veel te zijn, maar enkele meters is al voldoende.
Het model pikt snelheid op en voilà, je rolt uit en hij begint te klimmen door de oversnelheid die je hebt.

Ik ben er zo ook achter gekomen dat ik al thermiek (model)vliegend vaak merkte dat als ik naar me toe vloog, de thermiek kwijt raakte. Tenminste mijn vario gaf "zakken" aan. Tot ik eens de opgeslagen GPS vluchtgegevens van een vlucht in Google Earth plempte en tot mijn stomme verbazing zag dat geen enkele bocht mooi horizontaal was, maar allemaal licht hellend naar de kant waar ik stond! Ik had dus een verkeerd beeld voor ogen van wat voor mij een "horizontale" bocht zou moeten zijn.
Sindsdien rleg ik het gedeelte van de bocht aan mijn kant wat hoger (het lijkt dan of ik klim aan mijn kant) maar nu vlieg ik ze wél horizontaal....

In feite zou iedere modelvlieger eens met een sport- of zweefkist moeten vliegen, dan zie je sommige zaken véél duidelijker als vanaf de grond. En geen enkele sport- of zweefvlieger zal je kunnen vertellen waar de wind vandaan komt als hij niet eerst even naar de grond kijkt...

 

dus ongeacht wind mee of tegen ,luchtsnelheid (vliegsnelheid blijft gelijk)
de theoretische grondsnelheid is dan vliegsnelheid minus (wind tegen) windsnelheid .en voor wind mee optellen dus .
dit kan ik me levendig voorstellen met een motorisch aangedreven toestel .

nu is het zo dat een zwever zijn eigen snelheid opbouwt door middel van massa en aerodynamische eigenschappen .
op het moment dat je dus van wind tegen naar wind mee gaat zal de vliegsnelheid drastisch zakken omdat de zwever dan geen snelheid opbouwt dmv afzetten van een prop tegen lucht,maar dit weer op moet bouwen (dwz down drukken) doe je dit niet dan zal dus de zwever wel optisch tov de grond snel genoeg gaan ,maar in de lucht onder vliegsnelheid komen en dus bij de overtrekgrens als je pech hebt .

corrigeer me als ik er naast zit .

 

Joop,
Je hebt het helemaal begrepen! Helaas voor de modelvliegers kun je de "stroming" van de lucht niet zien en moet je dus gissen wat de eigen snelheid van het model is (luchtsnelheid dus) en wat de wind er aan vernaggelt.

Luppie.
Nee, de instelhoek bepaalt (mede) de vliegeigenschap van het model en vervolgens is de VLIEGsnelheid de ENIGE die daar invloed op heeft. Niet de grondsnelheid dus.
En dat hij klimt is normaal bij (model)vliegtuigen die stabiel zijn gebouwd, dus met het zwaartepunt vóór het Liftpunt. Als je bij een bepaalde snelheid "in trim" vliegt, dan gaat hij klimmen als er een snelheidsverhoging plaats vindt en zakken als die terugloopt.
Dat doet een Calmato, een Cessna en een 747 ook.

Overigens: vliegsnelheid ontstaat door voortstuwing, normaal is dat de motor, maar bvb bij zwevers ontstaat dit door omzetting van hoogte in snelheid.