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Infoquelle für
Gleitschirmflieger



Montag 1er November 1999

Windscherungen
Luftmassen und Windgradient
Umsteigen zwischen Luftmassen

   

Wenn wir fliegen, bewegen wir uns innerhalb einer Luftmasse fort. Theoretisch ist es dabei vollkommen egal, ob Wind weht oder nicht : Wind ist nichts anderes als eine Luftmasse in Bewegung zum Boden. Die Sache ändert sich aber schnell, wenn beispielsweise Böen auftreten. Oder aber, wenn der Wind mit zunehmender Bodenannäherung abnimmt : Windgradient nennt man dieses Phänomen, dass einen nicht unerheblichen Einfluss auf das Flugverhalten unserer Schirme hat.

"Mein Schirm hat bei Seitenwind eine schlechtere Gleitzahl". "Und meiner dreht mit Rückenwind schlechter". Solche Äußerungen bekommt man auf Landeplätzen und Kneipentresen manchmal immer noch zu hören. Da kann scheinbar auch die beste theoretische Grundausbildung nichts ausrichten : solche aerodynamische Fehleindrücke bleiben hartnäckig in der Fliegergemeinde bestehen. Oder besser gesagt : solche fehlerhaften Interpretationen der erlebten Flugbahnen. Denn es ist zweifellos richtig, daß eine Kurve mit Rückenwind (mit jedem Schirm) mühsamer erscheint. Das liegt aber daran, daß der Boden schneller "vorbeizieht". Dem Schirm selber ist es aber vollkommen egal, ob er "mit" oder "gegen" den Wind dreht : das Profil bekommt davon schlicht und ergreifend gar nichts mit.

Alles nur Luft

Zur Erinnerung : unsere Schirme sinken im ausgeglichenen Flugzustand mit einer gewissen Vorwärtsgeschwindigkeit und einer gewissen Sinkrate durch die Luftmasse nach unten. Diese Geschwindigkeitskomponenten sind variabel und hängen von der Stellung der Bremsleinen ab. Wenn nun Wind weht, bewegt sich die gesamte Luftmasse mit einer gewissen Geschwindigkeit. Für unsere Schirme ändert sich aerodynamisch nichts : wir bewegen uns wie vorher in der Luftmasse. Das Kurvenverhalten, die Gleitzahl im Verhältnis zur Luft( !) und die Sinkrate bleiben absolut gleich wie bei Windstille. Nur ist die gesamte Luftmasse jetzt in Bewegung relativ zum Boden. Und genau das ist ein Grund, warum für uns der Wind irgendwann doch mal von Bedeutung ist : spätestens dann, wenn wir landen wollen und somit aus der Luftmasse "aussteigen".

Kreise im D-Zug

Ein gutes Beispiel liefert die Fliege im Schnellzug : die fliegt konstant mit... sagen wir 5 km/h (Die Biologen unter den Lesern mögen uns diese unwissenschaftliche Vermutung verzeihen). Egal, wohin die Fliege in der Luftmasse ihres Abteils fliegt : aerodynamisch ändert sich überhaupt nichts : sie kann selbst schöne runde Kreise unter der Deckenlampe fliegen. Nur ist sie eben gemessen am Boden unter dem Zug mal 155 km/h schnell, mal 145 km/h. Und ihre Kreise unter der Lampe sind vom Boden aus gesehen langgezogene Kringel. Das ist der Fliege auch egal. Nur in dem Moment, wo sie aus dem Fenster fliegt (gesogen wird), bekommt sie eine Bö von ca. 150 km/h auf den Rüssel...

Schirme sinken ständig

Um diese Zusammenfassung der uralten Airspeed/Groundspeed- Diskussion zu beenden, erinnern wir ebenfalls nochmals an die evidente Feststellung, daß der unmotorisierte Gleitschirm im ausgeglichenen Flug NIE STEIGT. Er sinkt IMMER, auch in der Thermik. Wenn unser Schirm ein bestes Sinken von 1 m/s hat und wir 3 m/s Steigen auf dem Vario ablesen, heißt das nur, das wir weiterhin mit 1 m/s in einer Luftmasse sinken, die selbst mit 4 m/s steigt.

Homogen und turbulent

Die Geschwindigkeit der Luftmasse (sei es Wind, Aufwind oder Abwind) hat also strikt keinen Einfluß auf die Aerodynamik des Schirms, solange wir uns in einer homogenen Luftmasse befinden. Natürlich sind die Luftmassen nicht immer homogen : bei zunehmendem Wind lagern sich noch eher Turbulenzen und Böen ein. Und davon wir die Aerodynamik der Kappe natürlich tatsächlich betroffen, denn im Moment der Böe oder Turbulenz befinden wir uns nicht mehr im ausgeglichenen Gleitflug. Deswegen dreht der Schirm aber nicht prinzipiell schlechter in die eine oder die andere Richtung !

Massen-Flucht

Problematisch wird es auch, wir eine Luftmasse verlassen, um zu landen, oder aber in eine andere hineinsinken. Nehmen wir zum Beispiel an, wir flögen mit einem Airspeed von 30 km/h in einem Höhenwind von 20 km/h. Unser Groundspeed beträgt dann maximal 50 km/h und minimal 10 km/h in Abhängigkeit von der Flugrichtung. Dem Profil ist es aber immer noch vollkommen egal, ob wir nun "gegen den Wind" oder "mit dem Wind" oder "mit Seitenwind" fliegen.

Grenzerfahrungen

Nehmen wir weiter an, unter uns befände sich ein praktisch windstiller Luftsee - das passiert im Winter oft. In dem Moment, wo wir von der einen in die andere Luftmasse überwechseln, ist's aus mit dem ausgeglichenen Flugzustand. Zum einen ist an der Grenzschicht mit Turbulenzen zu rechnen. Zum anderen aber hat jetzt die Flugrichtung tatsächlich auf einmal entscheidende Bedeutung. Wenn wir zum Beispiel vorher "gegen" den Wind geflogen sind, haben wir ja im Verhältnis zu der neuen Luftmasse nur eine Geschwindigkeit von 10 km/h. Und in dem Moment, wo unsere Kappe hineintaucht, hatte sie noch nicht "die Zeit", sich an die neue "Luftmasse anzupassen" : wir fliegen kurzzeitig nur 10 km/h schnell. Die totale Luftkraft geht schlagartig zurück, der Schirm sackt durch, der Anströmwinkel steigt (Nicht aber unbedingt der Winkel der Profilsehne zum Horizont). Dann pendelt die Kappe (eines normalen Gleitschirms !) als Gegenreaktion leicht nach vorne und nimmt Fahrt auf, bis wieder ein normaler Flugzustand erreicht ist. Wir wundern uns vielleicht, wo "das Luftloch" herkam, und sind uns wahrscheinlich nicht einmal bewußt, daß wir nur zwischen zwei Luftmassen "umgestiegen" sind.

Volldampfbö von vorne

Steigen wir in der "anderen Richtung" in den Luftsee hinein, ist das Schirmverhalten ein ganz anderes : wenn wir "mit Rückenwind" aus der Luftmasse heraus in die windstille Zone hineinfliegen, sind wir auf einmal zu schnell im Verhältnis zur neuen Luftmasse. Wir dampfen immerhin mit 50 km/h hinein ! Dies entspricht also einer Bö von vorne. Schlimmstenfalls kann der Schirm einklappen, in der Regel wird er sich aber ganz einfach durch Erhöhung des Anstellwinkels abbremsen - und im Gegensatz zum ersten Fall nicht durchsacken, sondern sogar einen kurzen Moment lang praktisch keine Höhe verlieren : die überschüssige Energie wird in Auftrieb umgewandelt. Einige Sekunden später ist auch hier wieder ein ausgeglichener Flugzustand erreicht : der Schirm hat sich in die neue Luftmasse eingefügt.

Lande-Luft

Ein sehr häufiger Luftmassenwechsel findet allerdings "in der anderen Richtung" bei der Landung statt. Wenn wir uns beim Landeanflug dem Boden nähern, nimmt nämlich der "Wind von vorne" häufig ab. Das hat nicht unbedingt etwas mit den Turbulenzen in Bodennähe zu tun : selbst an einem turbulenzfreien Landeplatz kann es einen starken "Windgradienten" geben. Ein starker Windgradient bedeutet, daß der Wind bei Bodenannäherung in verhältnismäßig großen Schritten abnimmt. Das heißt also, daß unser Schirm ständig von Luftmassen mit größerer Geschwindigkeit zu anderen mit sehr viel geringeren Geschwindigkeiten herabsteigt. Und damit sind wir uns also jedesmal etwas zu langsam in der nächsten Luftschicht. Folge : wir sacken im Landeanflug stark durch. Das Phänomen hat jeder schon mal beobachtet ! Nur wird es oft mit einem "Abwind" verwechselt !

Hände hoch

Was aber noch fast schlimmer ist : falls wir aus welchen Gründen auch immer schon stark abgebremst mit Mindestgeschwindigkeit in den Windgradienten hineinfliegen, besteht echte Stallgefahr ! Und deswegen bleuten die Fluglehrer Ihren Schülern schon zu Anfangszeiten auch immer wieder ein : Hände hoch beim Landeanflug ! Das hieß also, die Bremsen vollkommen freizugeben. Denn wer mit hoher Geschwindigkeit in die tiefere Luftschicht hineinfliegt, hat entsprechende Reserven bis zum Stallpunkt. (Diese Reserve nützt natürlich auch gegen eine übermäßige Anstellwinkelvergrößerung durch eine etwaige Ablösung).Nur muß man das heute differenzierter sehen : die jetzigen Schirme bevorzugen meist einen gewissen minimalen Bremsdruck. Zum einen spürt der Pilot so seine Kappe besser, zum anderen sind die meisten Schirme leicht angebremst sehr viel stabiler gegenüber Turbulenzen. Ideal ist also meist ein Einflug mit ganz leicht gesetzten Bremsen. Vor allem aber ist es wichtig, daß der Pilot schon in ausreichender Höhe beschleunigt : wer die Bremsen erst in dem Moment lockert, wo der "Gradienteffekt" zuschlägt, sackt noch tiefer durch ! Denn der Sinn der Sache ist nicht, in jenem Moment die Steuerleinen so locker wie möglich zu halten, sondern vorher eine ausreichende Geschwindigkeitsreserve "getankt" zu haben. Und selbstverständlich sollten die Steuerleinen nie brutal, sondern immer mit Gefühl freigegeben werden !

Gefühlvoller Grundverkehr

Beim Landeanflug in einem starken Windgradienten sackt der Schirm also bei der Transition zwischen zwei Luftschichten mehr oder weniger durch : der Pilot hat das Gefühl, den Landeanflug etwas kurz geplant zu haben und bereitet sich auf eine Landung vorm Zielpunkt vor. Doch jetzt nimmt der Schirm wieder normale Vorwärtsfahrt und ebenso normale Sinkwerte an. Da die Luftmasse aber eine geringere "Gegengeschwindigkeit" hat als jene oben drüber, hat sich jetzt natürlich der Gleitwinkel im Verhältnis zum Boden verbessert. (Der Gleitwinkel im Verhältnis zur Luft, also die aerodynamische Gleitzahl des Schirms, ist natürlich immer noch exakt gleich !). Der Schirm gleitet auf einmal weiter, als es ursprünglich aus der höheren Luftmasse heraus vorauszusehen war ! Dazu kommt natürlich noch der Bodeneffekt : kurz überm Grund bildet die Luft zwischen Boden und Schirm ein Polster, das das Ausflaren noch um einige Meter verlängert.

Große Grundgewinne

Die Frage ist also, welche der beiden Effekte vorwiegt : verliert der Pilot beim Durchsacken mehr Höhe und Vorwärtsfahrt als er später gewinnt, wenn der Groundspeed dank schwächeren Gegenwinds größer wird und damit die ersten Einschätzungen übertrifft ? Landet er also eher zu kurz als zu lang ein ? Das hängt von vielen Faktoren ab und kann nicht pauschal beantwortet werden. Es scheint, daß die Piloten schneller und gleitwinkelstarker Luftfahrzeuge wie Segelflieger im Falle eines starken Gradienten eher zu kurz einlanden und die Piloten langsamerer Geräte wie Gleitschirmen eher zu weit. Das erscheint irritierend : schließlich haben wir die schlechtesten Gleitzahlen. Und dennoch : die Erhöhung des Gleitwinkels durch das Fehlen des Gegenwinds kann sich bei uns Tuchfliegern stärker bemerkbar machen, weil schon eine leichte Gegenströmung in den oberen Luftschichten unsere relativ schwachen Gleitwinkel stark herabsetzt. Dementsprechend groß ist dann auch der Gleitwinkelgewinn bei Wegfall des Gegenwinds.

Sascha Burkhardt

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