die mach-geschwindigkeit soll ja von der Temperatur abhängig sein (der Druck soll innerhalb dieser Formel eine Konstante sein). Je höher die flughöhe, desto niedriger in der Regel die Temperatur, desto weniger die Schallgeschwindigkeit mach-1 ausgedrückt in km/h. Warum fliegen die Flugzeuge so hoch, und nicht ein paar km niedriger? Ist es vieleicht wegen luftdruck energetisch günstiger? kann man die Maximalgeschwindigkeit nur in mach angeben (so fern man genau sein will)?
Die Machzahl gibt das Verhältnis an, von der Geschwindigkeit zur örtlicher Schallgeschwindigkeit, ist also einheitenlos.
Interessant ist die Machzahl vor allem für den Fall des Übergang zum Überschall, da dort sogenannte Verdichtungsstöße auftreten und damit hohe Belastungen und Energieverlust ansonsten dient er meist zur Anschaung der Geschwindigkeit.
Warum man so hoch fliegt liegt daran, das der Luftwiderstand vom cw-Wert, der Geschwindigkeit und der Luftdichte abhängt.
Da man schnell fliegen will, den cw-Wert nicht ändern kann aber den Widerstand möglichst klein halten will, muss man möglichst hoch fliegen. Zum Aufsteigen braucht man aber auch etwas mehr Sprit, also lohnt sich das ganze nur bei längeren Strecken.
Gruß
TeaAge
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die mach-geschwindigkeit soll ja von der Temperatur abhängig
sein (der Druck soll innerhalb dieser Formel eine Konstante
sein). Je höher die flughöhe, desto niedriger in der Regel die
Temperatur, desto weniger die Schallgeschwindigkeit mach-1
ausgedrückt in km/h. Warum fliegen die Flugzeuge so hoch, und
nicht ein paar km niedriger? Ist es vieleicht wegen luftdruck
energetisch günstiger?
Ganz genau. Wegen der geringeren Dichte ist der Luftwiderstand geringer; Das gilt zwar auch für den Auftrieb, aber solange der reicht, um das Flugzeug sicher in der Luft zu halten ist das ok.
Außerdem ist bei niedrigen (Außen)temperaturen der Wirkungsgrad der Triebwerke besser.
Gruß,
Ingo
hallo
das meiste wurde ja schon geschrieben…
es gibt im prinzip zwei geschwindigkeiten bei einem flugzeug: die geschwindigkeit über boden und die relative geschwindigkeit. den passagier interessiert normalerweise nur die erste - gibt sie doch an, wie lange der flug dauern wird. dem piloten interessiert meist die zweite mehr. die relative geschwindigkeit gibt an, wie schnell sich das flugzeugt zum „rest der luft“ bewegt. das ist desshalb wichtig, weil der auftrieb von der relativen geschwindigkeit abhängt. hat ein langsames flugzeug zuviel rückenwind, verliert es möglicherweise derart viel auftrieb, dass es instabil wird.
mach ist wie gesagt eine verhältniszahl und gibt an, wie schnell sich das flugzeug gerade relativ zur (lokalen) schallgeschwindigkeit bewegt. man gibt deshalb meist mach an, da dieser wert international überall gleich ist. km/h wird zwar in europa gut verstanden, in amerika aber nicht (die verwenden immer noch landmeilen). in der luftfahrt werden normalerweise andere meilen (entsprechen glaube ich den seemeilen) verwendet. teilweise gibt es auch noch knoten als geschwindigkeitsangabe. damit sich also alle auskennen, müsstest du mehrere geschwindigkeitsangaben angeben. das ist mühsam. auch ist die mach-zahl „griffiger“ als eine km/h-zahl. das 0,9 mach in bodennähe was anderes bedeutet als in 10 km höhe, wird dabei vernachlässigt.
es wurde eh schon darauf hingewiesen: überschreitet ein flugzeug die schallgrenze (also mach 1), ähndern sich ziemlich drastisch die aerodynamischen flugeigenschaften. bei wieviel km/h über boden das passiert ist dem piloten herzlich egal.
lg
erwin
Hi,
zum Thema Machzahl / Schallgeschwindigkeit empfehle ich die entsprechenden Wikipediaartikel http://de.wikipedia.org/wiki/Schallgeschwindigkeit und http://de.wikipedia.org/wiki/Mach.
Die Flughöhe wird in der Tat aufgrund des geringeren Luftwiderstandes so hoch gewählt. Es gibt aber eine Besonderheit: Die Fluggeschwindigkeit nimmt ersteinmal mit der Höhe zu. Dies liegt daran, daß Flugzeuge nach der angezeigten Fluggeschwindigkeit (Indicated Airspeed, IAS) geflogen werden. Diese weicht aber mit abnehmender Dichte von der tatsächlichen Fluggeschwindigkeit (True Airspeed, TAS) nach oben hin ab. So wird bei konstanter IAS das Flugzeug mit zunehmender Höhe immer schneller.
Neben der Höchstgeschwindigkeit in Knoten (welches die gängige Geschwindigkeitseinheit in der Motorluftfahrt bis ca. 25.000 Fuß ist; 1 Knoten = 1 Seemeile / Stunde) gibt es auch noch eine Höchstgeschwindigkeit, die in Mach ausgedrückt wird. Mach wird ab ca. 25.000-30.000 Fuß aufwärts als Geschwindigkeitsmaß genutzt.
Fliegt das Flugzeug Höchstgeschwindigkeit wird es ab dem Moment langsamer, wo es die Mach Höchstegeschwindigkeit erreicht, da es mit zunehmender Höhe durch den Temperaturabfall langsamer wird.
Gruß,
Nabla
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Von allen die bis jetzt geantwortet haben ist lediglich „Ingo’s“ Posting soweit frei von Fehlern.
Grundsätzlich:
-
in der gesammten Luftfahrt, überall auf der Welt, wird die Fluggeschwindigkeit in Knoten angegeben. 1 Knoten = 1,86kmh. Wenn man nun 100 Knoten schnell fliegt und das eine Stunde lang, dann hat man 100 (See-) Meilen zurückgelegt.
-
IAS (= indicated airspeed) ist die Geschwindigkeit mit der sich das Flugzeug durch die Luftströmung bewegt. IAS wird über den Luftdruck (statisch und dynamisch)ermittelt und ist somit Höhenabhängig UND Temperaturabhängig. Der IAS wird trotz fallender Außentemperaturen, mit zunehmender Flughöhe immer GERINGER werden.
-
TAS ist die „wahre“ Geschwindigkeit über dem Boden und kann nur mit hilfe von Radar, GPS und anderen Hilfsmitteln ermittelt werden.
Am wichtigsten ist jedoch der IAS da sich nach dieser Geschwindigkeit auch der Auftrieb am Tragflügel ergibt. Ein Flugzeug kann also ohne weiteres einen TAS (True Airspeed) von 500kn haben aber trotzdem bei zu großer Flughöhe ( = geringer Luftdruck) einen Strömungsabriss an den Tragflächen erleiden da der IAS zu gering wird. Das gleiche Problem kann es z.B. beim Landeanflug mit starkem Rückenwind geben. Deshalb werden sowohl Start als auch Landung soweit möglich immer gegen den Wind vollzogen.
Wie bereits erwähnt wurde gibt die Machzahl das Verhältnis von Fluggeschwindigkeit zur Schallgeschwindigkeit an. In der zivilen Luftfahrt ist die Anzeige der Mach-Zahl meist nur im Sinkflug (z.B. bei verlassen der Reiseflughöhe) von Bedeutung. Da sich die Schallgeschwindigkeit ständig mit der Flughöhe (Luftdruck/Temperatur) ändert wäre das Risiko groß, beim Sinkflug die kritische Machzahl (bei jedem Flugzeug individuell unterschiedlich)zu überschreiten, die Folgen wären fatal. Mit dem „Mach-meter“ hat der Pilot jedoch die Geschwindigkeit immer im Blick und kann ggf. korrigieren.
Die Reiseflughöhen sind deshalb so hoch gewählt da die Triebwerke effizienter arbeiten und man auch einen großen Teil der Wolken und u.U. des schlechten Wetters unter sich läßt. Außerdem wird bei Langstreckenflügen der so genannte „Slipstream“ genutzt. Dabei handelt es sich um eine sehr schnelle Luftströmung (ca. 200kmh und mehr) welche ab etwa 12000m Höhe ständig vorhanden ist und den gesammten Erdball umspannt. Dies ist z.B. der Grund weshalb die Flugroute Frankfurt/New York in einer Richtung ca. 2 Stunden „schneller“ zu bewältigen ist als in der anderen Richtung.
Wollte noch hinzufügen das der Herr „Nabla“ natürlich auch soweit Richtig geantwortet hat, hab sein Posting überlesen. Nicht das er sich auf den Schlipps getreten fühlt 
Hallo zusammen,
wenn wir schon über fehlerbehaftete und fehlerlose Beiträge sprechen (wobei der hier zitierte, von Schubdüse verfasste Beitrag eindeutig zur erstgenannten Kategorie zählt)…:
Grundsätzlich:
- in der gesammten Luftfahrt, überall auf der Welt, wird die
Fluggeschwindigkeit in Knoten angegeben. 1 Knoten = 1,86kmh.
Wenn man nun 100 Knoten schnell fliegt und das eine Stunde
lang, dann hat man 100 (See-) Meilen zurückgelegt.
Falsch. Ein Gegenbeispiel: In deutschen Segelfugzeugen wird die Fluggschwindigkeit i.d.R. in km/h angezeigt. Dementsprechend werden kritische bzw. aerodynamisch bedeutsame Fluggeschwindigkeiten in den entsprechenden Flugbetriebshandbüchern in km/h angegeben.
- IAS (= indicated airspeed) ist die Geschwindigkeit mit der
sich das Flugzeug durch die Luftströmung bewegt. IAS wird über
den Luftdruck (statisch und dynamisch)ermittelt und ist somit
Höhenabhängig UND Temperaturabhängig. Der IAS wird trotz
fallender Außentemperaturen, mit zunehmender Flughöhe immer
GERINGER werden.
Falsch. Die IAS ist diejenige Geschwindigkeit, die der Pilot auf seinem Fahrtmesser abliest. Die TAS ist die Relativgeschwindigkeit, mit der die Luftmoleküle auf das Luftfahrzeug treffen und somit die aerodynamisch relevante Geschwindigkeit. Die Unterschiede zwischen TAS und IAS entstehen durch Einbaufehler, Temperatur- und Dichteänderungen (vor allem in großen Flughöhen) und durch Kompressibilitätseffekte ab Machzaheln von etwa 0.3 - 0.4.
- TAS ist die „wahre“ Geschwindigkeit über dem Boden und kann
nur mit hilfe von Radar, GPS und anderen Hilfsmitteln
ermittelt werden.
Falsch. Diese Beschreibung trifft auf die GS, die ground speed zu.
Am wichtigsten ist jedoch der IAS da sich nach dieser
Geschwindigkeit auch der Auftrieb am Tragflügel ergibt.
Falsch (s.o.). Die TAS ist „am wichtigsten“
Wie bereits erwähnt wurde gibt die Machzahl das Verhältnis von
Fluggeschwindigkeit zur Schallgeschwindigkeit an. In der
zivilen Luftfahrt ist die Anzeige der Mach-Zahl meist nur im
Sinkflug (z.B. bei verlassen der Reiseflughöhe) von Bedeutung.
Falsch. Moderne Düsenverkehrsflugzeuge werden für einen bestimmten Flugfall augelegt, i.d.R. der Reiseflug. D.h. aerodynamisch ist das Flugzeug für eine bestimmte Höhe und eine bestimmte Reisemachzahl ausgelegt. Es ist also aus Gründen der Effizienz essentiell, während des Reiseflugs mit der optimalen Machzahl zu fliegen.
Da sich die Schallgeschwindigkeit ständig mit der Flughöhe
(Luftdruck/Temperatur)
Falsch. Die Schallgeschwindigkeit ist nur von der thermodynamischen Temperatur, nicht vom Luftdruck abhängig. Siehe auch http://de.wikipedia.org/wiki/Schallgeschwindigkeit#S…
MfG Daniel
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Ergänzungen
- IAS (= indicated airspeed) ist die Geschwindigkeit mit der
sich das Flugzeug durch die Luftströmung bewegt. IAS wird über
den Luftdruck (statisch und dynamisch)ermittelt und ist somit
Höhenabhängig UND Temperaturabhängig. Der IAS wird trotz
fallender Außentemperaturen, mit zunehmender Flughöhe immer
GERINGER werden.Falsch. Die IAS ist diejenige Geschwindigkeit, die der Pilot
auf seinem Fahrtmesser abliest. Die TAS ist die
Relativgeschwindigkeit, mit der die Luftmoleküle auf das
Luftfahrzeug treffen und somit die aerodynamisch relevante
Geschwindigkeit. Die Unterschiede zwischen TAS und IAS
entstehen durch Einbaufehler, Temperatur- und Dichteänderungen
(vor allem in großen Flughöhen) und durch
Kompressibilitätseffekte ab Machzaheln von etwa 0.3 - 0.4.
Dazu ein Link zur Information: http://www.glidingbasel.ch/fotos_berichte/Fahrtmesse…
(Nur Punkt 1.) ist von Relevanz)
Am wichtigsten ist jedoch der IAS da sich nach dieser
Geschwindigkeit auch der Auftrieb am Tragflügel ergibt.Falsch (s.o.). Die TAS ist „am wichtigsten“
Jein, für den Aerodynamiker ist die TAS interessant, für den Piloten die IAS. Die IAS ist Bezugsgröße für alles andere sofer man nicht im Machbereich fliegt (Handbücher, Min/Max Geschwindigkeiten, ATC), die TAS taucht nur bei Flugplanungsberechnungen auf.
Wie bereits erwähnt wurde gibt die Machzahl das Verhältnis von
Fluggeschwindigkeit zur Schallgeschwindigkeit an. In der
zivilen Luftfahrt ist die Anzeige der Mach-Zahl meist nur im
Sinkflug (z.B. bei verlassen der Reiseflughöhe) von Bedeutung.Falsch. Moderne Düsenverkehrsflugzeuge werden für einen
bestimmten Flugfall augelegt, i.d.R. der Reiseflug. D.h.
aerodynamisch ist das Flugzeug für eine bestimmte Höhe und
eine bestimmte Reisemachzahl ausgelegt. Es ist also aus
Gründen der Effizienz essentiell, während des Reiseflugs mit
der optimalen Machzahl zu fliegen.
Der gesamte Reiseflug in Höhen > ca. knapp 30.000 Fuß wird komplett in Mach abgewickelt, sprich Flugplanung, Min/Max-Geschwindigkeiten, ATC - einfach alles!
Gruß,
Nabla
Teil 2
Nach „Slipstream“ mußte ich übrigens erstmal googeln… Im aerodynamischen Bereich heißt es „Windschatten“!
Schubdüse meint sicherlich die „Jetstreams“. Diese sind oft unterschiedlich hoch, können also auch schon in Höhen von 20.000 Fuß auftreten. In der Regel haben Sie aber ihren Kern zwischen 30.000 und 38.000 Fuß. Die auftretenden Geschwindigkeiten schwanken stark, können aber im Bereich von 80 bis 250 Knoten liegen. Im Mittel sind es ca. 100-150 Knoten.
Gruß,
Nabla
Am wichtigsten ist jedoch der IAS da sich nach dieser
Geschwindigkeit auch der Auftrieb am Tragflügel ergibt.Falsch (s.o.). Die TAS ist „am wichtigsten“
Jein, für den Aerodynamiker ist die TAS interessant, für den
Piloten die IAS. Die IAS ist Bezugsgröße für alles andere
sofer man nicht im Machbereich fliegt (Handbücher, Min/Max
Geschwindigkeiten, ATC), die TAS taucht nur bei
Flugplanungsberechnungen auf.
Hallo Nabla,
mir ist sehr wohl bewusst, dass der Pilot immer mit der IAS bzw. CAS arbeitet. Mein Einwand bezog sich mehr auf die Aussage, dass sich „nach dieser Geschwindigkeit (IAS) auch der Auftrieb am Tragflügel“ ergebe. Und die für die Auftriebserzeugung relevante Geschwindigkeit ist nun mal die TAS.
Trotzdem danke für deine Ergänzung, ich habe mich leider nicht klar genung ausgedrückt was ich mit „am wichtigsten“ meinte.
MfG Daniel
Hi,
das
die relative
geschwindigkeit gibt an, wie schnell sich das flugzeugt zum
„rest der luft“ bewegt. das ist desshalb wichtig, weil der
auftrieb von der relativen geschwindigkeit abhängt.
und das
hat ein
langsames flugzeug zuviel rückenwind, verliert es
möglicherweise derart viel auftrieb, dass es instabil wird.
passt IMHO nicht zusammen. Wieso sollte das Flugzeug Auftrieb verlieren?
J~
hallo
wieso passt das nicht zusammen??
auftrieb wird erzeugt, in dem luft von vorne über die tragflächen bläst. das profil der tragfläche erzeugt dann unter der tragfläche einen überdruck, der die tragfläche nach oben drückt. das an der tragfläche montierte flugzeug wird dadurch hochgehoben.
der auftrieb ist umso stärker, je schneller die luft von vorne kommt.
hast du rückenwind, verringert sich die geschwindigkeit, mit der die luft von vorne kommt (du wirst also relativ zur luft langsamer). damit weniger überdruck unter der tragfläche, damit weniger auftrieb. solange der auftrieb aber ausreicht, um das flugzeug sicher in der luft zu halten ist rückenwind aber von vorteil, da sich die geschwindigkeit über boden erhöht, d.h. der flugzeug kommt eher ans ziel.
bei gegenwind ist der effekt umgekehrt. allerdings verliert das flugzeug dadurch natürlich geschwindigkeit über boden, d.h. kommt später ans ziel. und wenn man den zusätzlichen auftrieb nicht braucht, ist das schlecht.
interessantes detail: des relativ berühmte kleinflugzeug „fieseler storch“ hatte einen derart hohen auftrieb (im vergleich zum gewicht), dass es bei starkem gegenwind „in der luft stehen blieb“ - also geschwindigkeit über boden von 0 km/h. dieses flugzeug konnte auf extrem kurzen landebahnen landen. siehe dazu auch http://de.wikipedia.org/wiki/Fieseler_Storch.
lg
erwin
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hast du rückenwind, verringert sich die geschwindigkeit, mit
der die luft von vorne kommt (du wirst also relativ zur luft
langsamer). damit weniger überdruck unter der tragfläche,
damit weniger auftrieb.
Hallo Erwin,
diese These ist nur sehr begrenzt richtig: Wenn ich aus einem Gebiet mit keinem Wind oder Gegenwind in einen Bereich mit Rückenwind einfliege reduziert sich kurzfristig die Geschwindigkeit. Ansonsten aber bewegt sich das Flugzeug mit der Luftmasse. Du kannst das mit einem Zug vergleichen: Wenn der Zug anfährt, merkst Du die Beschleunigung und mußt Kraft aufwenden um gegenan zu gehen. Fährt der Zug aber mit konstanter Geschwindigkeit kannst Du in Richtung Speisewagen oder in die andere Richtung gehen, ohne Unterschiede gegenüber einem stehenden Zug festzustellen.
Gruß,
Nabla
Hi,
sorry, ich versteh immer noch nicht worauf du hinaus willst. Ein Flugzeugtriebwerk beschleunigt das Flugzeug relativ zu umgebenden Luft. Ob sich diese in irgendeine Richtung bewegt ist egal. Wären Vor- und Auftrieb getrennt würde sich das Flugzeug auch ohne erzeugten Vortrieb über Grund bewegen.
der auftrieb ist umso stärker, je schneller die luft von vorne
kommt.
…relativ zum Flugzeug.
hast du rückenwind, verringert sich die geschwindigkeit, mit
der die luft von vorne kommt (du wirst also relativ zur luft
langsamer).
Nö, warum sollte ich? Wenn ich ein Aquarium in dem ein Fisch nach vorne schwimmt nach hinten bewege bewegt sich dieser mit der selben Relativgeschwindigkeit zum Wasser.
Interessant wird sowas IMHO nur dann, wenn ich die beiden System Flugzeug und Erde wieder koppeln will. Bei der Landung z.B.
Ist die Luftgeschwindigkeit von vorne gleich meiner minimalen Fluggeschwindigkeit müsste ich mein Flugzeug stehend also ohne Landebahn aufsetzen können.
Grüße,
J~
Hi,
sorry, ich versteh immer noch nicht worauf du hinaus willst.
Ein Flugzeugtriebwerk beschleunigt das Flugzeug relativ zu
umgebenden Luft. Ob sich diese in irgendeine Richtung bewegt
ist egal. Wären Vor- und Auftrieb getrennt würde sich das
Flugzeug auch ohne erzeugten Vortrieb über Grund bewegen.
Huhu,
wie du schon richtig kombiniert hast ist Rückenwind vor allem bei Start und Landung interessant.
Ist das Flugzeug in der Luft bewegt es sich relativ zur umgebenden Luft.
Bei spontanen Windschwankungen sieht das wieder bisschen anders aus. Das Flugzeug hat auf Grund der Trägheit gar nicht die Möglichkeit mit dem Wind zu beschleunigen, die Geschwindigkeit relativ zur Luft geht runter (bei Rückenwind) und der Auftrieb nimmt ab.
Aber Nabbla kann da sicherlich mehr erzählen als meine Überlegungen hier.
Gruß
TeaAge