Aerodynamik zum “Be-Greifen” – Windkanalaufnahmen in historischen Filmdokumentationen

24.11.2016

Während der abendlichen Streifzüge durchs Internet findet man (nebst Unmengen Müll) immer wieder Perlen, die man dann vielleicht mit einem Bookmark belohnt, das man dann nie mehr besucht (Mal ehrlich, wer pflegt eigentlich seine Bookmarks noch wie anno 1998?). Aber ab und zu erscheinen einem solche Stücke gar all zu schade um sie einfach nur in einer Liste verstauben zu lassen. “Das müsste doch der Rest der Welt auch sehen!” denkt man in altruistischer Begeisterung, und muss dann schon beim zweiten Gedanken zugeben, dass es vielleicht doch nur eine handselektierte Gruppe betreffen könnte, die im eigenen Freundeskreis vielleicht mit einem halben Dutzend vertreten ist.

Auf jeden Fall habe ich diesen Sommer zwei historische Filmdokumentationen zur Fliegerei und Strömungsmechanik gefunden. Sie stammen aus der “schneller, höher, weiter” Periode der Fliegerei, bzw. etwas vorher: Der Erste aus den 1930er Jahren, der Zweite als Trilogie aus den 1950er Jahren. Der Erste, wie auch in geringerem Masse der zweite Film, zeigen strömungsphysikalische Vorgänge wie sie auch uns Modellkonstrukteuren, -bauer, und -flieger geläufig sein dürften in wunderbaren Filmaufnahmen aus Windkanälen. Haben wir uns nicht alle, die sich gelegentlich mit Strömungsmechanik befassen, schon unzählige Male gefragt, wie das, was wir als Theorie zu glauben wissen, in der Realität wirklich aussieht? Strömung zum Be-Greifen.

Strömung: Anstellwinkel, Wölbung, Klappen und Spaltklappen an der Flügelvorder- und Hinterkannte (NACA, Langley, 1930′)

Zugegeben, dieser zehn minütige Stummfilm strapaziert die Geduld des nicht-so-wahnsinnig-Interessierten doch sehr. Trotzdem zeigt und verdeutlicht er interessante Vorgänge auf die wir heute noch genau so aufbauen wie zu den Zeiten dieses Films. Wem’s verständlicherweise zu langweilig ist: Runter scrollen zur ungleich unterhaltsameren Shell “Highspeed Flight” Trilogie!

Leider habe ich nur den Inhalt der “Spule 2” gefunden. Wer die Erste (oder weitere Spulen) findet, oder Hinweise zum historischen Kontext beitragen kann, ist herzlich eingeladen sich zu melden!

Die Shell “Highspeed Flight” Trilogie

In den 1950er Jahren, als die Düsenjets noch etwas ganz Neues und Aufregendes waren und die Schallmauer gerade erst bezwungen wurde, produzierte die britische Shell Film Unit ([1], [2]) eine bemerkenswerte Film-Trilogie, die sich dem Thema Strömung und Schallgeschwindigkeit widmete. Anhand wunderbarer und aufwändig hergestellter Windtunnelaufnahmen und mit aussagekräftigen und dennoch leicht verständlichen, animierten Grafiken zeigen die Filme die Vorgänge der Bildung und Wanderung der Schockwellen. Diese Filme mit ihren sichtbar authentischen Aufnahmen und einfachen Grafiken ermöglichen dem Zuschauer ein klares Unterscheiden zwischen schematischen Erklärungen und realen Vorgängen. Zusammenhänge werden so nicht nur angezeigt, sondern für den Zuschauer in ihrer Realität erfassbar gemacht. Die Filme sind damit auch ein Beispiel dafür, wie sehr das Fehlen von Computeranimation zum tiefen Verständnis (und damit meine ich nicht dem mathematisch-exakten, sondern dem intuitiven, gefühlten Verständnis der Physik) beitragen kann.

Es lohnt sich also nicht nur für den an der Materie interessierten Flieger, sondern auch für den medien- und technikhistorisch interessierten Leser diese Filme an zu schauen.

Teil 1: “Aproaching the Speed of Sound” (Peter De Normanville, G.L. Weinbren, UK, 1957)

Inhalt: Die Natur des Schalls, die Schallgeschwindigkeit, die Schallgeschwindigkeit und bewegte Objekte, Machscher Kegel und die Machzahl, Schockwellen und kritische Machzahl, transsonischer Geschwindigkeitsbereich, Strömung im transsonischen Geschwindigkeitsbereich und daraus resultierende Probleme, günstige Auslegungsvarianten für den transsonischen Geschwindigkeitsbereich.


Wie auch von den weiteren Filmen gibt es die selbe Fassung auch mit einem US amerikanischen Sprecher. Dieser Umstand und der damit verbundene Aufwand erscheint mir sehr interessant, zumal offenbar sehr grosser Wert, nicht nur auf das identisches Sprech-timing, sondern auch auf die selbe Betonung und Kunstpausen gelegt wurde. Abgesehen vom Akzent sind die Filme nicht zu unterscheiden.

Teil 2 “Transonic Flight” (Denis Segaller, UK, 1957) und Teil 3 “Beyond the Speed of Sound” (Denis Segaller, UK, 1959)

Inhalt “Transonic Flight”: Die Strömung im transsonischen Bereich mit den Vorgängen und Effekten im Detail, transsonischer Strömungsabriss, Wanderung der Schockwellen, die Stosswelle am Bug, flugmechanische Effekte im transsonischen Bereich, Strömungswiderstand und Auftrieb im sub-, trans- und supersonischen Bereich, Vermeidungsstrategien für den transsonischen Strömungsabriss und Auslegungsmerkmale für den transsonischen Bereich, Flächenregel.

Inhalt “Beyond the Speed of Sound”: Bedeutung des Machschen Kegels als Einflussgrenze, Strömung durch eine Schockwelle, supersonische Strömung um einen Flügel im allgemeinen sowie mit verschiedenen Profilen im speziellen, Einfluss der Pfeilung und Tragflächengeometrie, gegensätzliche Anforderungen für den sub- und supersonische Bereich, Ausblick in die “Zukunft” ;)

Als vereinfachte Zusammenfassung: “High Speed Flight”

Wem die obigen drei Filme zu lange sind, der kann sich die Materie auch mit dieser etwas vereinfachten Zusammenfassung vermitteln lassen.

Viel Spass und auf immer gute Neugier! :-)

(Ach ja: Und happy 100th Post ;)

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Die Vollendung der Form

21.01.2016

Mit der ASW 19/20 hat Schleicher, bzw. Gerhard Waibel, eine Ikone geschaffen. Die Form, die wohl am schönsten und zeitlosesten stellvertrended für den modernen Segelflieger steht.

Dieses Video ist nicht nur eine Ode an die ASW 20, sondern auch an die Schönheit des Fliegens :)

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Behind The Scenes: Reparaturen bei den Grossen

20.01.2016

Abgesehen von der Grösse unterscheidenen sie sich wenig, die Richtigen und die Modelle: Beide sind sie ähnlich aufgebaut, haben die selben Schwachstellen und darum ist es eigentlich auch nicht verwunderlich, dass auch Reparaturen ganz ähnlich wie bei uns ablaufen. Ein Interessanter Blick hinter die Kulisen einer Niederländischen Flugzeugwerkstatt.


Arcus repair by Service Center Terlet Netherlands from Peter Jansen on Vimeo.


Behind the Scenes from Peter Jansen on Vimeo.

Via MG Gossau

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Und immer wieder Saanen

06.08.2015

Wie (fast) jedes Jahr waren wir auch heuer wieder in Saanen zu Besuch. Im Segelfluglager der SGZ.

In Saanen fliegen nicht nur die “richtigen” Flugis und Brummis, sondern es wird auch geklettert, modellgeflogen, Rösti gegessen, am Pistenende grilliert, gewandert, gebiked, gesungen, philosophiert, Zampfhahnen bedient, Militärische Sanitäranlagen Dauertests unterzogen, … – bevors peinlich wird hör ich jetzt mit dem Aufzeigen der ungeheuren versatilität des Saanenlandes auf.

Ja, wir waren mal wieder da.

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Bei so vielen Möglichkeiten ists nicht immer einfach sich fürs Modellfliegen zu entscheiden. Trotzdem haben die, neuerdings dorfbekannten, “Kletterer” Zeit dafür gefunden. Das Wetter war durch den fehlenden Wind und die hohen Zirrenfelder etwas lahm, so, dass von all den mitgeschleppten Fliegern (mal wieder) nur der Haifisch flog. Aber immerhin hats für einen 30-Minüter und mit viel Basteln für ein paar Kürzere gereicht. Den Rest der Zeit haben wir dann um so intensiver am Doppelsteuer mit Frau verbracht. So langsam klappts nicht nur mit den Landungen, sondern inzwischen gelingen auch Starts :)

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Schön wars, bis nächstes Jahr!

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Männer Weekend, der Samstag

09.06.2015

Es war wieder mal so weit. Der Meteorologe hat nach einer Woche strahlendem Sonnenschein ein “eher” besch..eidenes Wochende mit viel Regenschein angesagt. Perfekt, für ein Fliegerwochende. Wenn man die Aussagen eben jener Anstalt in den letzten drei Monaten zu deuten gelernt hat, müsste es eigentlich strahlend und bestes Flugwetter werden. (Edit: Ich habe gerade gelernt, dass die Schweizerische Meteorologische Anstalt jetzt keine Anstalt mehr ist, sondern ein Amt.)

Spass bei Seite. Wir hatten uns natürlich etwas anderes erhoft. Aufgrund der Vorhersagen liessen wir alle grossen Pläne und viele Autokilometer fallen und beschlossen am Samstag, dem besseren der beiden Tage, mal den Gnipen zu besuchen. Der stand schon länger auf der TODO Liste und der Wind würde nach ebenjener Prognose passen.

Nach der wunderschönen und gemütlichen Anfahrt  im Büssli über den Sattel und durch 95% aller weltweit existierenden Altmatten konnten wir auf 1000 Metern Höhe parkieren und in der brütenden Mittagshitze die Restlichen 500m Aufstieg in Agriff nehmen. Unsere Vorbereitung war genau so bescheiden wie die Vorghersagequalität der Meteorologen. Entsprechend hatten wir weder eine Ahnung wie weit und wie lange der Aufstieg gehen würde noch wos den lang gehen würde. Nun gut, eine Bergspitze kann man schlecht verfehlen. So lange es noch nach oben geht, ist man noch nicht am Ziel. Nach diesem Motto erreichten wir nach knapp anderthalb Stunden schweissgebadet die grüne Wiese.

Der Ausblick und das Flugfeld machte aber alle Mühen wett.

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Ganz alleine waren wir nicht. Ein weiterer Modellflieger und ein Gleitschirmflieger, sowie, im Laufe des Tages, zwei dutzend Wanderer teilten unsere Pläne.

Schnell waren die ersten Modelle zusammengesteckt und in die warme Luft geworfen. Der Wind blies sanft von Norden her über die lange, gewölbte Graskuppe, so, dass wir mit wenig Mühe immer wieder einen Hangwind unterstützten Bart fanden, der uns die Möglichkeit gab unsere Holz- und Kunstoffvögel gekonnt neben dem Aufwind kreisen zu lassen.

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Mussten wir zu Beginn immer mal wieder etwas suchen, wurde das Wetter im Laufe der Zeit immer Dubelisicherer, so, dass der werte Modellbaukollege, der bei unserer Ankuft mit seinem Hangflitzer immer wieder auf bessere Aufwinde warten musste, besser noch etwas geblieben wäre.

Da von den angekündigten Gewittern weit und breit noch nichts zu sehen war (wie sich Sturzi immer wieder bei mir versicherte) haben wir schliesslich noch die altehrwürdige Libelle zusammengeschraubt und Gnipenluft schnuppern Lassen.

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Wie es schien haben auch die “Richtigen” im Verlauf des Tages gemerkt wie der Wetterbericht zu verstehen ist, und, dass der Gnipen heute trägt. Zu unserem Erstaunen sind gegen 5 Uhr Nachmittags immer mehr Schleppzüge angekommen und haben in die von uns vorgegebene Richtung in den Bart eingekreist.

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Irgendwann waren wir dann mit Glückshormonen gesättigt und haben doch den Abstieg unter die Sohlen genommen. Nach 5 Stunden in der prallen Sonne sind die selben 500 Höhenmeter wieder runter genau so anstrengend wie hoch. Jänu.

Und weils dann unten immer noch nicht gehagelt und gewittert hat, haben wir die Flieger wieder zusammengebaut, auf der Frisch gemähmten Wiese vom Typ “wenn ich gross bin werd’ ich ein Golfrasen” das Spicki-Set ausgerollt und sind in die hereinbrechende Finsternis geflogen. Und wie das noch ging! Obwohl die untergehende Sonne längst hinter 8/8 CU/TCU/CB Bewölkung verschwunden war, hatten wir durchaus noch Aufwinde und viele Nullschieber, so, dass der Haifisch die längste Zeit zwischen 80 und 100 Metern Spickhöhe herumgondeln konnte.

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Nachdem wir dem freundlichen Bauern und seinem interessierten Sohn die Flieger und Fliegerei erklärt hatten, brachen wir, zusätzlich erfüllt mit dem Gefühl dem Modellflug ein weiteres Opfer zugeführt zu haben, in eine Beiz auf. Nennen wir sie Rössli.

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Damit ich den Link nicht vergesse…

17.04.2015

…da macht einer wunderschöne Fotos:


Bilder: Tobias Barth, https://www.flickr.com/photos/111490865@N05/

Da werd ich glatt neidisch auf Sturzis Mosquito Rumpf.

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Abends, die letzten fetzen Aufwind…

04.08.2013

Noch geht es…

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Flugwetter für Gross und Klein

01.08.2013

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