Windkurven
oder:
Was die Lehre auch nicht glaubt
Ersterscheinung 15.8.10
Stand 21.4. 11


Zur Einleitung der Schocker bei You Tube (anklicken. Wenn es nicht funktioniert, der volle Link: www.youtube.com/watch?v=DFWMBT1zDlI&feature=related) der zeigt, um was es geht. Natürlich gibt es tausende von Piloten die dazu sagen "Da hat der schönen Mist gebaut!" Sie irren sich. Bei gleichen Umständen (Wind, Motorausfall, Rückkehrkurve) wäre ihnen allen das selbe passiert, der betroffene Pilot war kein Anfänger, im Gegenteil.

In der Pilotenausbildung schlummert noch einiges Unbekannte. Eines davon wird nun angesprochen. Die Flugsituation wie bei You-Tube zu sehen ist kein Ausnahmefall. Rückkehrkurven nach Start oder Durchstart bei Gegenwind in Bodennähe haben schon mehr Menschenleben gekostet als allgemein angenommen wird. Leider werden sie in der Statistik unter Pilotenfehler "abgelegt". Als Ursache wird immer psychologisches unterstellt, z. B. daß der Pilot nur eines "im Kopf" habe wie "schnell wieder rum!" Allerdings waren es tatsächlich Pilotenfehler. Nur: "Wie soll es ein Pilot richtig machen wenn er es nicht richtig gelehrt bekam?" Die kausale Ursache für den bei You Tube gezeigten Crash ist mangelhafte Ausbildung und kein "Pilotenfehler"! Wäre er geradeaus geblieben hätte er eine saubere Notlandung gemacht. Warum war das passiert?

Schauen wir in die Natur:
Ein Vogel, der dahin will, wohin der Wind weht, kann gegen den Wind oder mit ihm starten. Was passiert dabei? Der Wind sei so stark, daß der Vogel gegen ihn in der Luft scheinbar stillsteht. Der Vogel mache keine Flügelschläge, er soll ja mit einem Flugzeug verglichen werden können.

Startet der Vogel mit dem Wind, so muß er sich sofort fast senkrecht fallen lassen, um die Fallgeschwindigkeit dann durch Abfangen zu einer Vorwärtsgeschwindigkeit werden zu lassen. Die Vorwärtsgeschwindigkeit gegenüber der Erde muß doppelt so groß sein wie seine Geschwindigkeit gegenüber der Luft.

Startet er gegen den Wind, so braucht er nur ein bißchen hoch zu wippen und er fliegt. Gegenüber der Luft hat er seine normale Geschwindigkeit. Gegenüber der Erde steht er aber noch still, hat also keinen Bewegungsimpuls. Da er mit dem Wind wohin will, steuert er eine Kurve und: es geht abwärts. Evtl. stark abwärts. Seine 180Grad-Kurve wird also ein mehr oder weniger steiler Sturzflug. Das macht der Vogel aber nicht um Jagdflieger zu spielen, sondern: das ist unvermeidbar! Er kann gar nicht anders ohne sonst abzutrudeln. Der Vogel muß Energie aufnehmen um seinen Impuls gegenüber der Erde zu erhöhen, er muß auch hier gegenüber der Erde doppelt so schnell werden um seine Normalgeschwindigkeit gegenüber der Luft zu haben. Das Abfallen aus der Höhe beim Start mit dem Wind verlagert sich beim Start gegen den Wind in die Kurve. Je enger die Kurve, um so sichtbarer.
In beiden Fällen verbraucht der Vogel den gleichen Höhenverlust, um aus seiner geringen (hier null) Geschwindigkeit gegenüber der Erde gegen den Wind zu der hohen mit dem Wind zu kommen.

Ein Abfallen aus der Höhe beim Eindrehen in den Mitwind ist, wenn die Fluggeschwindigkeit beibehalten wird, unvermeidbar! Das gilt nicht nur für einen Start, sondern generell, also auch während des Fliegens. Jede Kursänderung in den Mitwind hinein bedeutet bei beibehaltener Geschwindigkeit Absinken und bei Eindrehen in den Gegenwind hinein Steigen. Letzlich steckt das auch in der Erfahrung, daß bei Hangsegelflug keine Kurve zum Hang hin, also in den Mitwind hinein, gemacht werden darf. Man kommt nicht nur schneller als gedacht dem Hang entgegen, sondern man sinkt dabei auch noch unerwartet mehr ab als gedacht.

All das hat der Pilot in der verunglückten Tiger Moth nicht gewußt, da es Piloten weltweit in keiner Ausbildung vermittelt wird. Die Ausbilder und die Gutachter nach dem Unglück wissen es auch nicht. Der abgestürzte Doppeldecker vom Typ Tiger Moth, ein sehr gutmütiges Flugzeug, hatte nach nur wenig mehr als der 90"-Kurve aus dem Gegenwind heraus keine ausreichende Geschwindigkeit mehr gegenüber der Luft und stürzte senkrecht ab. Er mußte und wollte wegen der Air-Walkerin auf dem Flügel ja auch sowie so langsam wie möglich fliegen.

Da ein Flugzeug gegenüber einem Vogel und auch normalem Wind eine wesentlich höhere Geschwindigkeit besitzt, werden die Wind-Effekte dementsprechend kleiner bis fast unmerkbar. In Grenzfällen aber, so auch bei diesem Unglück, schlagen sie tödlich zu. Für die Flugausbildung ist zu ergänzen:

Ein Flugzeug wird gegenüber der Luft beim Eindrehen in den Mitwind langsamer, beim Eindrehen in den Gegenwind schneller.

Am meisten bemerkbar ist der Windeffekt bei Paraglidern, da diese eine nur kleine Vorwärtsgeschwindigkeit haben. Da sie aber auch einen Fallschirmeffekt bieten, ergeben sich normalerweise daraus keine Unfälle. Aber auch nur normalerweise! Dumme Umstände sind jederzeit möglich.

Warum ist das so?
Der Sonnenschatten eines Flugzeugs auf der Erdoberfläche zeigt die Geschwindigkeit an, die zum Impuls des Flugzeugs mit seiner Masse gehört. Dieser Impuls stellt das dar, was Newton´s Trägheitsgesetz beinhaltet: ein Körper (Flugzeug) behält auf Grund seiner Trägheit seine Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit bei. Was die Lehre nicht sagt: dafür gibt es einen Bezugspunkt! Dieser ist die Erde, genauer die Erdoberfläche. Ob ein Körper auf ihr selbst rollt oder ohne direkten Kontakt zu ihr im Vergleich zum Erddurchmesser nur ein kleines bißchen höher fliegt ist gleich: das Trägheitsgesetz auf der Erde gilt gegenüber ihrer Oberfläche! Wäre das nicht so, würde ein Flugzeug mit Trägheitsnavigation vom Winde verweht werden. Die Trägheitsnavigation würde fehlschlagen. Das gleiche gilt für U-Boote. Die Meeresströmungen würden es versetzen, ohne daß es das Navigationsgerät merkt.

Die Luft mit ihren beliebigen Eigenbewegungen kann keinesfalls der Bezugspunkt für das Newtonsche Trägheitsgesetz sein!

Gravitation kann einen Körper trägheitslos mitnehmen, allerdings nur nach unten. Luft kann einen Körper aber nicht trägheitslos mitnehmen, in keiner Richtung! Auf Grund der Trägheit behält also die Flugzeugmasse ihren Bewegungsimpuls gegenüber der Erdoberfläche bei. Auftriebsmäßig muß es aber gegenüber der Luft seine Geschwindigkeit beibehalten! Die Folgen: beim Eindrehen in den Mitwind sinkt es, beim Eindrehen in den Gegenwind steigt es. Vielleicht weiß das sogar der Albatros, denn nutzen tut er es sicherlich.

Der `worst-case´ ohne technischen Defekt: Ein Motorflugzeugpilot muß bei starkem Gegenwind durchstarten. Er gibt wieder Gas, steigt vielleicht 30 m und macht im Jagdfliegerstiel sofort eine enge 180°-Kurve zurück. Nehmen wir an, das Flugzeug hätte 150 km/h Geschwindigkeit und der Gegenwind betrage 30 km/h. Am Ende der 180°-Kurve hat das Flugzeug dann noch 90 km/h Geschwindigkeit, wenn es der Pilot auf gleicher Höhe hält. Noch ein dummer Zufall durch Böigkeit der Luft und er sackt durch und liegt mit seinem Flugzeug auf dem Bauch.
Der `Worst-case´ mit technischem Defekt: Ein Flugzeug startet und verliert in geringer Höhe seinen Antrieb (z.B. Motorausfall oder beim Segelflugzeug Schleppseilriß). Entschiedet sich der Pilot zu einer Umkehrkurve, so dreht er aus dem Gegenwind der Startrichtung in den Mit-Wind zurück. Das Flugzeug muß sich dabei aber beschleunigen, um seine Geschwindigkeit gegenüber der Luft zu behalten. Diese ist aber sowieso nicht hoch, da es sich ja im Steigflug befand. Ohne Antrieb kann das Flugzeug nur Geschwindigkeit aus seiner Höhe gewinnen, es muß einen steileren Sinkflug machen um schneller zu werden. Die dazu benötigte Höhe wird meist unterschätzt bzw. gar nicht einkalkuliert. Die historische Zahl an Toten aus solchen Situationen ist hoch und wächst immer noch. Und immer wurde gemutmaßt, was der Pilot denn falsch gemacht habe, `er war doch so erfahren!´ Was er nicht weiß, man ihm also nicht gelehrt hat, kann er auch nicht in seinen Entscheidungen mit berücksichtigen

Selbstverständlich läßt sich der Wind-Effekt beweisen: durch genaue Beschleunigungsmessungen im Flugzeug. Geräte für Trägheitsnavigation könnten das sofort realisieren. Die Messungen würden ergeben, daß, wenn Kurven mit kostanten Geschwindigkeiten geflogen werden, sich das Flugzeug durch Höhenänderungen beschleunigen bzw. abbremsen muß. Oder umgekehrt, wenn die Höhe gehalten wird, wird es langsamer bzw. schneller gegenüber der Luft.

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