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Segelfliegen - 2.Version - Referat







Hausarbeit

Thema: Segelfliegen

Zentrale Fragestellung: Wie sind Langstreckenflüge ohne Antrieb möglich?















Gliederung

1. Einleitung

Begründung des Themas
Allgemeines zum Segelfliegen




2. Hauptteil

2.1 . Segelflugzeuge
2.2. Motorsegler
2.3. Der Start
2.4. Gleitflug und Aerodynamik
2.5. Aufwindarten
2.6 Streckenflug
2.7 Geschichte





3. Schluss
3.1 Beantwortung der Zentralen Fragestellung
3.2. Zukunft







Einleitung

Warum habe ich das Thema gewählt?
Schon seit einiger Zeit gehört Segelfliegen zu meinem Hobby. Besonders faszinieren mich die verschiedenen Flugzeugtypen und die Technik die dahinter Steckt, und warum kann eigentlich ein Flugzeug ohne Motor soweit fliegen?

Allgemeines zum Segelfliegen
Der Segelflug ist das Fliegen mit motorlosen Flugzeugen und Luftsportgeräten oder das Fliegen mit abgeschaltetem Motor. Sie brauchen keine Energie zum Fliegen. Lediglich um in die Luft zu kommen, benötigt der Segelflieger ein "Gläschen Sprit". Mit Hilfe einer Seilwinde, die das Flugzeug wie einen Drachen hochzieht, erreicht man je nach Windverhältnissen ca. 400 m Schlepphöhe. Die Beschleunigungswerte bei dieser Startart sind imponierend von Null auf Hundert in drei Sekunden.
Gesteuert wird ein Flugzeug im Wesentlichen mit den Rudern (Höhenruder, Seitenruder und Querruder), die eine Auftriebsveränderung an den Tragflächen, am Seitenleitwerk und am Höhenleitwerk bewirken. Dadurch ist es dem Piloten möglich, das Segelflugzeug um alle drei Achsen im Raum drehen zu können. Darüber hinaus gibt es noch Landehilfen, wie z. B. die Bremsklappen, die Wölb klappen oder den Bremsfallschirm, die das Profil der Tragflächen für den jeweiligen Flugzustand optimieren.
Mittlerweile gibt es in Deutschland fast 800 Segelflugvereine. Die Beliebtheit dieses Hobbys steigt.




Hauptteil

Segelflugzeuge
Segelflugzeuge müssen bestimmte Eigenschaften haben. Eine besondere Eigenschaft ist eine hohe Spannweite und ein geringes Gewicht. Zu geringes Gewicht kann jedoch von Nachteil sein, wenn es um die Geschwindigkeit geht. Aus diesem Grund gibt es Segelflugzeuge mit Wassertanks. Das Wasser aus den Tanks kann, je nach Situation, während des Fluges auch abgelassen werden. Für die ideale und sichere Landung sollten diese Tanks geleert sein.
Weitere Eigenschaften sind hohe Wendigkeit und ein geringer Luftwiderstand, da gegebenenfalls enge Kreise gedreht werden müssen.
Es gibt viele verschiedene Flugzeugtypen, die für unterschiedliche Zwecke geeignet sind. Es gibt spezielle zweisitzige Schulungsflugzeuge, mit denen Flugschüler ausgebildet werden und auch Besucher mitfliegen können. Segelflugzeuge sind aerodynamisch gebaut, damit sie so wenig Windwiderstand wie möglich haben, weniger Geschwindigkeit verlieren und um möglichst weit und lange zu fliegen. Durch ihre Flügelform entsteht ein Auftrieb, der sie in der Luft hält. Kunstflugsegler haben spitz zulaufende Tragflächen, um mit höherer Geschwindigkeit fliegen zu können. Sie haben aber weniger Auftrieb als „langsamere“ Segelflugzeuge. Segelflugzeuge werden in Deutschland als eigene Luftfahrzeugklasse gewertet. Sie dürfen maximal 850kg wiegen.

Motorsegler
Ein Motorsegler ist ein Segelflugzeug mit einem Motor, der mit Strom oder Benzin angetrieben wird. Dieser kann nach Belieben aus- und eingefahren werden. Damit kann der Motorsegler dann auch ohne äußerliche Einwirkung starten und ohne Abhängigkeit von Aufwinden oder Thermiken an Höhe und Geschwindigkeit gewinnen. Wenn der Motor mit Strom betrieben wird, sitzen meist auf dem Rumpf Solarzellen, die die Batterie bei Sonneneinstrahlung auflädt. Diese Flugzeuge dürfen nur von Personen ab 18 Jahren geflogen werden, die eine zusätzliche Lizenz dazu erworben haben.
Der Start
Windenstart:
Beim Windenstart wird das Segelflugzeug mit Hilfe einer Seilwinde in die Luft gebracht. Die Winde zieht das Flugzeug an einem 800 m bis 2000 m Stahlseil oder Synthetikfaserseil mit leicht erhöhter Fluggeschwindigkeit auf sich zu. Die erreichbare Flughöhe beträgt ein Drittel bis zur Hälfte der ursprünglichen Seillänge. Windenstarts sind besonders in der Ausbildung beliebt, da sie preisgünstig sind und eine rasche Startfolge erlauben.

Flugzeugschlepp:
Beim Flugzeugschlepp wird das Segelflugzeug von einem Motorflugzeug hochgezogen. In der Startphase fliegt der Pilot des Segelflugzeuges dem Motorflugzeug hinterher. Wenn der Pilot des Segelflugzeuges nicht dem Motorflugzeug hinterherfliegt, kann es zu einem Seilriss kommen. Dies erfordert von beiden Piloten ständige Konzentration. Beim Erreichen der gewünschten Schlepphöhe klinkt der Pilot des Segelflugzeuges das Seil aus. Diese Startart ist für Thermik- oder Streckenflüge ideal, weil das Segelflugzeug direkt in den Aufwind geschleppt werden kann.


Eigenstart:
Das Segelflugzeug hat einen Motor und einen ausklappbaren Propeller im Rumpf (Klapptriebwerk) eingebaut. Zum Start wird der Propeller ausgefahren und der Motor gestartet. Durch den Vorschub wird das Flugzeug immer schneller, kann abheben und steigen. Wenn die gewünschte Höhe erreicht ist, wird der Motor abgestellt, abgekühlt und eingefahren. Dann kann er ganz normal wie jeder andere Flieger weiter fliegen. Die Segelflugzeuge, die so starten können, heißen Motorsegler. Sie können den Motor auch für den Höhenanstieg während des Fluges nutzen.


Gummiseilstart (weniger verbreitet):
Beim Gummiseilstart wird hangabwärts gegen den Wind gestartet. Die je ca. 25 m langen Gummiseile werden von der 4 bis 10 köpfigen Startmannschaft gestrafft. Kurz bevor die zunehmende Spannung des Gummiseils die Helfer stoppt, wird das Halteseil auf Kommando gekappt und das Flugzeug setzt sich zügig in Bewegung. Nach dem Start wird das Startseil am Flugzeug ausgeklinkt. Der Gummiseilstart ist mittlerweile nicht mehr gebräuchlich, da die modernen Segelflugzeuge in faserverbundbauweise einfach zu schwer sind. Sie brauchen höhere Geschwindigkeiten um zu starten. Diese kann bei diesen Startverfahren nicht erreicht werden. Bei einem Gummiseilstart sind mehr Helfer nötig als bei einem Winden- oder Flugzeugschlepp.

Fußstartart:
Bei leichter konzipierten Flugzeugen gibt es eine Klappe im Rumpfboden, durch die der Pilot seine Füße auf den Boden stellen kann. Diese Startart wird nur extrem selten angewandt und funktioniert auch nur an Seilen hängend.

Autoschlepp:
Der Autoschlepp ist hier in Deutschland nicht mehr vorhanden, in den USA machen sie heute noch den Autoschlepp. Beim Autoschlepp zieht ein Auto oder LKW das Flugzeug an einem Seil entweder direkt oder über eine Umlenkrolle hoch. Alternativ ist eine Seilrolle im Auto, die während des Schlepp langsam Seil abgibt, so dass das
Segelflugzeug ständig höher fliegen kann.

Wenn es keinen Aufwind mehr gibt, um zu seinem Heimatflugplatz oder einem anderen Flugplatz zu gelangen, muss man eine sogenannte Außenlandung durchführen. Hierzu muss man sich dann ein passendes Gelände suchen. Nach einer Außenlandung kann ein Segelflugzeug normalerweise nicht mehr starten und muss auseinandergebaut und mit einem Transporter zurückgebracht werden. Dabei kann das Flugzeug beschädigt werden. Da so eine Situation immer kommen kann, dass man außerhalb vom Flugplatt landen muss, wird dies in der Ausbildung mindestens einmal geübt.
Gleitflug und Aerodynamik
Gleitflug:
Nach dem Start beginnt der Gleitflug. Ohne Aufwind und ohne Motor verliert jedes Flugzeug stetig an Höhe. Um die erforderliche Geschwindigkeit für den Gleitflug zu halten, zeigt die Flugzeugnase stets nach unten (Sinkflug). Dieser Höhenverlust wird bei längeren Flügen durch den Aufenthalt in Aufwindgebieten ausgeglichen. Gute Gleitflugleistungen sind nötig, um von einem Aufwindschlauch zum nächsten zu gleiten und größere Strecken zurückzulegen.

Aerodynamik
Um ein Flugzeug vom Erdboden abzuheben zulassen benötigt man zunächst einmal Energie. Diese Energie wird als potentielle Energie oder Lageenergie bezeichnet.
Dies erreichen man bei Motorflugzeugen mit Hilfe des Triebwerks und beim Segelflugzeug durch ein Schleppflugzeug, Hochstartwinde, Thermik oder Hangaufwind. Entgegen des motorgetriebenen Flugzeugs, das die Motorkraft sofort in Bewegungsenergie oder kinetische Energie potentiellen Energie umwandelt, benötigt ein Segelflugzeug einen Teil der potentielle Energie um kinetische Energie (in diesem Fall eine Vorwärtsbewegung) zu erzeugen. Umgekehrt wird kinetische Energie wieder in potentielle Energie gewandelt wenn man das Flugzeug steigen lässt. Natürlich kann man ohne erneute Energiezufuhr die vorherige Ausgangshöhe nicht mehr erreichen.

Aufwindarten
Hangaufwind:
Beim Fliegen im Hangaufwind fliegt das Segelflugzeug in einer aufwärts gerichteten Luftströmung. Hangwind findet man immer dann, wenn die Hauptrichtung des Bergrückens quer zur Hauptwindrichtung steht. Je nach Windstärke und Hangform kann man mehrere hundert Meter steigen. Hangaufwind war die erste Form des Aufwindes für Segelflugzeuge. Noch vor Entdeckung des Thermikfluges Mitte der zwanziger Jahre des letzten Jahrhunderts wurde auf der Wasserkuppe der Hangwind genutzt, um Flüge in Segelflugzeugen zeitlich über das Abgleiten der Höhendifferenz zwischen Start- und Landepunkt auszudehnen. So konnte 1922 der erste Segelflug von über einer Stunde vorgenommen werden.

Thermischer Aufwind
In thermischen Aufwinden gewinnen Segelflugzeuge kreisend Höhe bis unter die Wolkendecke, welche in Abhängigkeit von Temperatur und Luftfeuchtigkeit bei etwa 1000 m bis 3000 m über NN liegt. In den Alpen oder anderen Regionen kann die Wolkendecke bis 5000 m oder höher sein. Thermische Aufwinde werden als Bart oder Schlauch bezeichnet. Diese Aufwindzonen entstehen vor allem an besonnten Hängen von Hügeln und Bergen und in besonders starkem Ausmaß, wenn der Boden felsig oder dunkel ist. Über diesen geeigneten Flächen erwärmt sich die Luft und steigt wegen der Verringerung der Dichte oder Ausdehnung des Volumens. Segelflugzeuge können so mit etwa 2 bis 3 m pro Sekunde an Höhe gewinnen. Für den Segelflieger zeigen Quellwolken und manchmal kreisende Greifvögel Aufwindzonen an. Über Wasserflächen und Wäldern z.B. entsteht die so genannte Thermik kaum, da sie die Sonnenwärme eher aufnehmen als abstrahlen. Das Variometer zeigt das Steigen und Sinken an und ist damit ein sehr wichtiges Fluginstrument im Segelflugzeug.
Streckensegelflug

Der Streckensegelflug ist die hohe Kunst des Segelfliegens. Voraussetzung ist, dass der Pilot sein Flugzeug bestens beherrscht. Neben Start, Höhengewinn und Landung muss er navigieren und das Wetter richtig einschätzen können. Beim Streckensegelflug geht es entweder darum, eine möglichst große Strecke zurück zu legen oder eine gegebene Strecke in möglichst kurzer Zeit zu absolvieren - nur unter Ausnutzung der Energie, welche die Natur durch Aufwinde zur Verfügung stellt. Die möglichen Streckenlängen betragen dabei einige hundert bis zu 3000 Kilometern.

Der Streckensegelflug ist eine Herausforderung für Körper und Geist. Der Pilot muss körperlich fit sein, um stundenlang mit äußerster Konzentration fliegen zu können. Der Streckensegelflieger hat während eines Fluges sehr viele Entscheidungen zu treffen, zu denen er nur wenige Informationen verfügbar hat.

Mit einem Segelflugzeug Strecke zu fliegen ist ein außerordentliches Abenteuer. Fremde Landschaften ziehen vorbei und Wetter Veränderungen sind zu bewältigen.

Geschichte
Otto Lilienthal gelangen mit seinen Gleitfluggeräten Segelflüge, also Flüge, bei denen er einen Höhengewinn erzielen konnte. Zahlreiche Flugbegeisterte, zum Teil die Piloten des ersten Weltkriegs, aber auch einfach nur Fluginteressierte, Jugendliche und Reiche Menschen, versammelten sich seit 1919 auf der Wasserkuppe in der Rhön um hier den motorlosen Flug zu untersuchen und in der Praxis auszuprobieren. Hier erprobten sie völlig unterschiedliche Konzepte von Segelflugapparaten, Starttechniken und Auftriebsnutzungen.
Im Winter lag sehr viel Schnee, der auftretende starke Nebel behinderte die Erprobung der Flugapparate.

Erst durch die Entwicklung der Vampyr zeigte sich, in welche Richtung sich der Segelflugzeugbau entwickeln musste. Es war der erste nicht verstrebte Eindecker diese Bauweise wurde damals Junkers-Bauweise genannt der durch den verminderten Luftwiderstand neue Möglichkeiten im Segelflugzeugbau eröffnete. Auch wurde von sehr großen Spannweiten abgesehen, die damals eine Verspannung benötigten und die Wendigkeit reduzierten, ebenso von verstrebten Doppeldecker-Gleitern, die zwar wendiger waren, dies aber durch eine Verdoppelung des induzierten Widerstands durch die zwei Tragflächen erkauften.


Ein weiteres Problem war, dass die wenigsten in der Lage waren, diese komplexen, zumeist auch aerodynamisch instabilen Fluggeräte auch zu steuern, da die Flugzeiten von wenigen Sekunden mit dem eigenen Gerät dazu kaum ausreichten. Erst Fritz Stamer entwickelte die bis in die 60er Jahre verwendete Segelflugschulung auf Einsitzern, die eine einigermaßen sichere Flugausbildung auf den damaligen einsitzigen Gleitflugzeugen ermöglichte.





Schluss


Zusammenfassung des Themas
Langstreckenflüge mit Flugzeugen ohne Motor sind also nur möglich weil Segelflugzeuge Aerodynamisch gebaut sind und spezielle Tragflächen haben, außerdem nutzen sie Hang und Thermische Aufwinde mit denen sie Steigen und an Höhe gewinnen können.


Zukunft
In Zukunft wird es wahrscheinlich immer leichtere, aerodynamische Flugzeuge geben, die weniger Luftwiederstand haben und Länger fliegen können. Die Materealien, aus denen so ein Flugzeug besteht, entwickeln sich ständig fort, so dass die Flugzeuge auch leichter werden.


 

























Dieses Referat wurde eingesandt vom User: marcel.kaiser




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