Erklärungsbedarf einer Filmszene

[Torsten Serian Kallweit]

Kann mir bitte einmal jemand diesen Film erklären (bitte sachlich, ohne mir zu unterstellen, ich sei ein blablabla...):

https://www.facebook.com/marcel.foll/vi ... 497699353/

[Michael Johler]

Bei langsamen Flugzeugen und Kleinsflugzeugen herrscht beim Strömungsverhalten eine Inkompressible Umströmung (bis etwa 0,3 MACH). Die Luft kann hier als inkompressibel gesehen werden --> Keinerlei Ablenkungen oder Kompressionseffekte. Deshalb treten hier nur Umströmungserscheinungen auf, die durch die Reynoldszahl erklärt werden.

Bei vielen und fast allen normalen Flugzeugen tritt die Subsonische Umströmung auf --> etwa zwischen MACH 0,3 und 0,7. Auch hier haben wir kaum bzw. wenig Verdichtungseffekte oder Expansionseffekte. Die Kompressibilität der Luftpakete am Flügel sind hier jetzt allerdings deutlicher zu spüren und auch zu messen (u.a. mit der Prandtl-Glauert-Regel).

Was wir in dem Video sehen ist die eher seltene transsonische Strömung. Diese tritt zwischen MACH 0,8 und MACH 1,2 auf. Also bei Flugzeugen, die relativ schnell unterwegs sind ODER durch Passagen fliegen, die eine hohe entgegegenkommende Windgeschwindigkeit aufweisen, die dann mit der Geschwindigkeit des Flugzeugs addiert werden muss. Faktoren, die hier auch noch eine Rolle spielen sind Profilbreiten- und Formen speziell an der Profilnase der Flügel --> höhere Differenz der umgeleiteten Strömungen. Und wie bei allen Strömungseffekten spielen hier auch Flugwinkel hin zur Strömungsrichtung eine Rolle, sowie die aktuellen Lufteigenschaften (HUM und adaptierter QFE). So und was dann passiert, wenn die Faktoren zusammentreffen ist folgendes: Um das Profil bilden sich Überschallgebiete, die dann durch Verdichtungsstöße abgeschlossen werden. Dazu kommt die Kopfwelle mit entgegengesetztem Unterschallgebiet im Bereich der Nase. Luftströmungen werden hiermit also mit der Differenz der beiden Strömungsinput und durch die durch den Überschall entstandenen Verdichtungsstöße in Richtung der Flügelspitze getrieben, was auch extrem schnell sein kann. So gleiten die Abgase der Turbinen bis zum kritischen Punkt an der Flügelspitze und scheinen erst dort austreten.

(P.s.: Sieht man so in jeder Vorlesung zur Strömungslehre )

Viele Grüße

[Torsten Serian Kallweit]

Dankeschön für die Antwort!
Das klingt sehr fachmännisch, und Du scheinst da viel Ahnung zu haben.
Mit einer Sache habe ich etwas Probleme mit der Vorstellung; vielleicht kannst Du mir da helfen:
Du schreibst "gleiten die Abgase der Turbinen bis zum kritischen Punkt an der Flügelspitze und scheinen erst dort austreten".
Hm, die Treibwerksabgase verlassen meines Wissens die Turbine mit sehr hoher Geschwindigkeit mittig nach hinten. Dabei werden sie auch noch umgeben von der starken Luftströmung, die der Van erzeugt.
Wo könnten jetzt diese Abgase aus diesem "Luftstromtunnel" ausbrechen, um entlang des Flügels zu einer anderen Stelle zu driften?
Da habe ich bei der Geschwindigkeit der Abgase und der des Flugzeuges doch Probleme, mir das vorzustellen...
Auch dass die Abgase dann an dieser Stelle so dermaßen schlagartig und dicht kondensieren, erscheint mir merkwürdig.

[Michael Johler]

Gerne!

Ja, ich hab das Thema mehr oder weniger studiert (Atmosphärenphysik) und war da auch beruflich unterwegs. Bei so ziemlich jeder Tragflächenentwicklung muss man diesen Effekt auch miteinberechnen, da die Kräfte die eigentlichen Strömungskräfte massivst übersteigen können.

Auch bei der Flugroutenplanung von älteren Flugzeugen wird dieser Effekt gerne mal miteinbezogen, da die Sicherheitsstandards der alten Tragflächen nicht denjenigen entsprechen, die bei neuen Flugzeugen eben aufgrund der transsonischen Effekte schon mit kalkuliert worden sind.

Genau, die Abgase treten sehr schnell mittig nach hinten aus, das ist soweit richtig. Deshalb sieht man das so auch bei 95% der Flugzeuge am Himmel, da es die Regeln. Wenn jetzt aber die Differenz bei transsonischen Strömungen der umgeleiteten Flüsse STÄRKER ist als der Differenz/Addition aus Flugzeuggeschwindigkeit + Windgeschwindigkeit, dann entsteht ein solches Geschwindigkeitgefälle, dass die Abgase erst nach außen abgedriftet werden, da die Kräfte dort höher sind, als es die Turbinen nach hinten ausstoßen zu schaffen. Und eben jener Effekt ist dafür verantwortlich, dass der Luftstrom (passt in dem Kontext nicht so ganz - ist weniger ein "Tunnel", mehr ein Luftpaket) durchbrochen werden kann.

Dass die Abgase da so schlagartig austreten zu scheinen ist ganz normal. Der kritische Grenzwert befindet sich in einem Gebiet von wenigen Zentimetern, weswegen es so ist, dass sie sehr punktuell entstehen. Der Punkt wandert übrigens im Laufe eines solchen Vorfalls gerne mal nach links und rechts. Je nach momentanem Flugwinkel und Flughöhe (HUM und ada. QFE).

P.s.: Bei Extremfällen (V > 1.5 MACH+, + passende äußere Umstände) kann es sogar sein, dass die Absage so weit abgedriftet werden, dass sie genau zur Flügelspitze oder sogar erst ein bis zwei Meter danach austreten zu scheinen. Bei der HALO Gulf Stream vom DLR passiert das auch gern mal - liegt aber weniger an der Geschwindigkeit als an der Flughöhe und der speziellen Flügelform.

Viele Grüße

[Michael Johler]

Noch zwei kleine Ergänzungen: Viele Flugzeuge haben auch Druckausgleichsventile und Kerosinablassventile an den Flügelspitzen, die je nach momentanem Druckausgleichsbedarf auch so aussehen können.

Hier mal ein Beispiel-Bild: https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Boe ... ials_3.jpg

Und je nach Wasserdampf-Gehalt kann es dann so passieren, dass der Wasserdampfgehalt der normalen Abgase nicht für eine Kondensation ausreicht, der der Ausgleichsventile allerdings schon.

Alternative zwei: Je nach Flughöhe kondensieren an den Flügelspitzen Wassserdampf-Moleküle. Das ganze kann dann so aussehen. Passiert besonders häufig kurz nach dem Start oder kurz vor der Landung (unter 12'000 Fuß). Das sieht dann so aus: https://media1.faz.net/ppmedia/aktuell/ ... enbach.jpg


Noch als kleine Alternative, beides möglich.

[Torsten Serian Kallweit]

Nochmals vielen Dank Michael!
Das letztere habe ich selbst bei Landungen schon gesehen.
Darf ich Deine Erklärungen bei passenden Gelegenheiten in Kommentare einkopieren (mit Deiner Namennennung natürlich)?

[Michael Johler]

Kein Problem

Ja klar, Namensnennung ist aber nicht nötig.

Viele Grüße,

Michael

[Gabor Metzger]

Da muß ich euch mal aufklären , da wird einfach nur Kerosin abgelassen
Evtl. ein Notfall an Bord oder Flugzeugprobleme , zur Sicherheit wird Kerosin abgelassen das der Flieger nicht mit vollem Gewicht landen muß .
Ich habe da auch schon Bilder machen können bei mir .
Sorry,hat also nichts mit Luftstrom,Kompression ,Luftfeuchte oder ähnliches zum tun .
Da ich ua. auch Flugzeugfotograf bin und mich für Flugzeuge interessiere und auskenne ,könnt ihr mir das glauben und ich hoffe das das zur Aufklärung beisteuert.
Selbstverständlich kenne ich auch die Ereignisse die durch die Atmosphäre an Flugzeugen entstehen können ,hoch oben oder bei Landungen aber das jetzt hier zu zeigen wäre OT,hätte da einige Bilder.
Erstes Bild eine 747 beim Sprit ablassen und zweite Bild ein A 340/300 der Schweizer beim Sprit ablassen .

[Dennis Hennig]

So sieht das sozusagen aus erster Reihe aus, bei Minute 12:00
https://www.youtube.com/watch?v=rEf35NtlBLg