Die Maschine ... dein Flugzeug ... Da ist nur das Neueste und Beste und Teuerste gut genug !!!

Quatsch !! Die Flugzeuge aus dem Verein stehen dir zur Verfügung. In ein Flugzeug musst du nicht unbedingt investieren. Aber wenn du das willst - eine SB5 gibt es schon für kleines Geld und damit kann man, wie viele schon bewiesen haben, auch 500 km fliegen.

Man braucht nicht unbedingt teure Maschinen, um das Segelfliegen zu lernen, Leistungsflug zu betreiben und daran Freude zu haben. Erst wenn du dich mit anderen messen willst im OLC oder in zentralen Wettbewerben, und auch nur dann, wenn kein Index die Güte deines Flugzeugs zu den anderen Flugzeugen relativiert, nur dann brauchst du ein modernes Flugzeug. Mit einer LS4 oder einer ASW19 oder einer Libelle bist du in der Einsteigerklasse (Clubklasse) voll konkurrenzfähig.

Erst wenn dein Ehrgeiz dich weiter treibt - zu größeren Strecken oder zu größeren Wettbewerben -, musst du investieren.

Die Wahl der Maschine ist für fast alle Segelflieger (außer für die exzeptionell gut betuchten) dann der Kompromiss zwischen deinen Ambitionen, Wünschen, deinem Geldbeutel, deiner Hingabe, deinem Zeitaufwand, der Akteptanz deiner Frau und Familie.

Ein Fallschirm ist beim Segelfliegen nur im Schulbetrieb und in den für den Schulbetrieb zugelassenen und dafür angemeldeten Flugzeugen gesetzlich vorgeschrieben. Bei allen anderen Flügen besteht kein Fallschirmzwang - allerdings schreiben die Versicherungsbedingungen oft Fallschirme vor, so bei zentralen Wettbewerben.

In Teutschlant muss der Fallschirm dann aber auch ein zugelassenes Luftfahrtgerät sein, mit allem was dazu gehört: Jährlichen Nachprüfungen,  Lebensdauerüberwachung, etc.

Ich habe einen Fallschirm vom Typ "Aviator P-124" des amerikanischen Hersteller "Rigging Innovations", der ist moderner als die gängigen deutschen Geräte: Tragfähig für höheres Gewicht (seufz, brauch ich halt), höhere Grenzgeschwindigkeit, steuerbare Matratze, keine Rundkappe - aber nicht in Teutschlant zugelassen (dafür in der Schweiz).

Mein Schirm ist ein "manueller" Schirm. Das heißt eigentlich, ein Schirm, dessen Öffnungsvorgang manuell während des Fallens ausgelöst werden muss. Alle Schirme von Fallschirmsportlern sind manuell auszulösen.

Der leidige Faden auf der Haube - das Folterinstrument des Fluglehrers schlechthin - kennst du noch aus der Schulung.

Das Ding dient einem vernünftigen Zweck : Er zeigt dir an, ob du deine Rumpflängsachse genau auf die Anströmrichtung der Luft entlang deiner Flugbahn ausgerichtet hast. Wenn der Faden NICHT gerade steht, erzeugt der Rumpf unnötigen Stirn- und Umströmungswiderstand. Wenn er gerade steht, fliegst du optimal.

Das ist aber auch schon alles. Lass dir von niemand einreden, es sei irgendwie gefährlich, den Faden auswandern zu lassen. Beim Slippen geht es gar nicht anders. Die Auswanderung des Fadens muss sich selbstverständlich in engen Grenzen ( ±40° inklusive Slip) bewegen.

Pneumatische Instrumente ? Wer redet denn heute noch von pneumatischen Instrumenten in der Zeit der Hochrüstung mit MickyMausKinos.

Wehe dir : Wenn du die vernachlässigst, diese scheinbar problemlosen, unkomplizierten Instrumente, dann beißen sie dich irgendwann in den A...llerwertesten. Was machst du denn, wenn deine Batterie den Geist aufgibt ? Dann geht es plötzlich und unerwartet mit dem Wurschtkordelantrieb weiter : Zeigerschens gucken.

Und du denkst, pneumatische Instrumente seien einfach und zeigen dir immer an, was du brauchst ? Dann lies mal weiter.

Am pneumatischen Fahrtmesser kommt keiner vorbei, auch nicht in Zeiten der technischen Hochrüstung mit MickyMausKinos. Der FM ist ein MUSS, der ist im Flugzeug - zumindest in unseren modernen glas-gedeckelten Kisten -  kaum durch Gefühl ersetzbar.

Ein Fahrtmesser misst den Staudruck und setzt ihn um in eine Geschwindigkeitsinformation, km/h oder kts.

Wenn der Druck, der anliegt, nicht der Staudruck ist, zeigt der Fahrtmesser alles an außer der exakten Geschwindigkeit. Meist zeigt er zu wenig an, weil irgendwo eine Undichtigkeit im Schlauchsystem steckt. Der Staudruck muss so abgenommen werden, dass er schiebeunempfindlich ist. Die Kanäle müssen frei sein (keine Mückenbrutstätten). Die Schläuche müssen dicht sein (Artikel von Mike Borgelt).

Pneumatische Instrumente ? Wer redet denn heute noch von pneumatischen Instrumenten in der Zeit der Hochrüstung mit MickyMausKinos ?

Wehe dir : Wenn du die vernachlässigst, diese scheinbar problemlosen, unkomplizierten Instrumente, dann beißen sie dich irgendwann in den A...llerwertesten. Was machst du denn, wenn deine Batterie den Geist aufgibt ? Dann geht es plötzlich und unerwartet mit dem Wurschtkordelantrieb weiter : Zeigerschens gucken, Hosenboden fühlen.

Und du denkst, pneumatische Instrumente seien einfach und zeigen dir immer an, was du brauchst ? Dann lies mal weiter.

Seit den 60-igern gibt es elektronische Variometer, damals zuerst akustische Variometer genannt. Sie waren die Basis für einen enormen Fortschritt in der Segelfliegerei, denn durch die akustische Informationsübermittlung blieben dem Piloten die Augen frei für Luftraum- und Wetterwahrnehmung.

Es gab/gibt zwei Messmethoden :

• Die Messung des Luftmassenaustausches mit einem Ausgleichgefäß als Kühlung einer Hitzdraht- oder Thermistor-Brücke (Westerboer et al.). Man kategorisiert diese Geräte auch "massemessend".
• Die Messung der Volumenänderung einer Druckdose durch induktive Abtastung und Differenzierung des Signals (EFA-Familie, Peschges VP4, ILEC, et al.). Diese Geräte werden auch als "volumenmessend" kategorisiert. Eigentlich ist diese Bezeichnung ein wenig "übertreibend". Das Volumen, das hier referenziert wird, ist heute sehr sehr klein, der Inhalt einer elektronischen Drucksonde. Das war früher mal anders. Das EFA 1 war auch schon volumenmessend, aber noch mit einer anfassbar großen Dose.

Massemessende E-Varios haben einen durch Physik und Messtechnologie vorgegeben unvermeidbaren Höhenfehler. Der ist in Helmut Reichmanns Buch erschöpfend beschrieben. Deshalb schenke ich mir das, darauf detailliert einzugehen (Reichmann, Seite 262).

Wenn ein massemessendes Variometer mit Hilfe eines kleinen eingebauten Rechners realisiert ist - wie das heute meistens der Fall ist -, dann kann der Computer den Höhenfehler sehr genau korrigieren.

Moderne volumenmessende Variometer haben keinen messtechnisch-physikalisch bedingten Messfehler.

Auf dem Entwicklungsweg von reinen elektronischen Variometern zu elektronischen Bordrechnersystemen erschienen in den Neunzigern des alten Jahrhunderts Geräte, die auch die Fluggeschwindigkeit gemessen haben und auf dieser Basis auch die Sollfahrt vorgeben konnten (z.B. Peschges, Zander und viele andere).

Zum Beginn des Kapitels

Unbestritten ist für uns Segelflieger das Variometer ein wichtiges Instrument im Cockpit. Leider sind sich aber nur wenige von uns Segelfliegern bewusst, wie "fehlerbehaftet" Variometer eigentlich sind - und auf welchen physikalischen Randbedingungen diese "Fehler" beruhen.

Alle TE-Variometer - und die sind seit den Sechzigern des vergangenen Jahrhunderts das Maß der Dinge - zeigen an, ob das System Flugzeug einen Energiezuwachs erfährt oder einen Energieverlust. Es zeigt eben nicht "reinrassig" an, ob das Flugzeug steigt oder sinkt. Das zeigt es auch an, aber eben auch andere physikalische Ereignisse wie Fahrtzuwachs oder Knüppelthermik (lässt sich im Allgemeinen nicht vollkommen rauskompensieren).

David Ellis war der Besitzer von Cambridge Aero Instruments Inc. . Von dieser Firma kam das lange Jahre beliebteste, vielleicht auch beste Variometer der Welt, das CAI 302. Es war das Geisteskind von David Ellis.

Von ihm stammen zwei Artikel, die ich hier zum Download anbiete. Der erste Artikel beschreibt die physikalische Umgebung und die Messung des Energiehaushalts eines Segelflugzeugs auf eher populärwissenschaftliche Weise, für jeden bequem zu lesen und zu verstehen, der zweite Artikel vertieft dieses Thema mit Formelsalat.

Ich habe die beiden Artikel ins Deutsche übersetzt. Sie stehen ebenfalls hier zum Download bereit. Die Veröffentlichung und die Übersetzung sind mit David Ellis abgesprochen und von ihm genehmigt. Dafür schulde ich ihm Dank.

Diese Artikel sind wirklich lesenswert. Sie werden bei jedem, der sie zum ersten Mal liest, Aha-Erlebnisse erzeugen. Ich will der vollen Lektüre nicht vorgreifen, aber dennoch soviel hier erläutern :

Nehmen wir an, ein Segelflugzeug fliegt ohne Höhenverlust (Vario = 0 ) gleichmäßig ausgetrimmt mit 30 m/s (~108 km/h). Wir nehmen an, es fliegt in einer gleichmäßig steigenden Luftmasse, deren Steigen das polare Fallen des Flugzeug genau ausgleicht.

Nun wird dieses Flugzeug von vorn von einer Horizontalböe von 1 m/s getroffen. Es erfährt dabei einen Energiezuwachs. Das TE-Vario jubelt. Der Fahrtmesser zeigt jetzt (zumindest für eine kurze Zeit) eine Geschwindigkeit von 31 m/s (~111 km/h) an. Es entsteht zusätzlicher aerodynamischer Auftrieb, den wir mit sehr sehr kurzer Zeitverzögerung auch körperlich spüren. Wenn wir das Flugzeug aber gleichmäßig weiterfliegen lassen, wird sich die Fahrt wieder auf 30 m/s einpendeln. Das TE-Vario geht wieder auf 0 zurück. Der Energiezuwachs ist beendet.

Auch wenn wir den Fahrtzuwachs nicht weggezogen haben (das sollte man in erster Näherung nicht tun), wird das Flugzeug den kurzzeitigen kinetischen Energiezuwachs in potentiellen Energiezuwachs umgesetzt haben. Das Flugzeug ist gestiegen.

Wesentlich ist: Wir spüren den kurzzeitigen Energiezuwachs durch die Horizontalböe sofort !!

Nochmal zurück in die Anfangssituation: Wir haben angenommen, das Flugzeug verliert keine Höhe. Die polare Sinkrate von unserem Flugzeug bei 108 km/h sei 1 m/s, dann bedeutet das, dass es von einem Aufwärtsluftstrom von genau 1 m/s gestützt wird.

Jetzt nehmen wir an, dieser Aufwärtsluftsrom springt von 1 auf 2 m/s.

Die stärkere Strömung erzeugt einen Druck von unten gegen das Flugzeug, der zu einer Beschleunigung des Flugzeugs nach oben führt. Das hat nichts mit Aerodynamik zu tun !!! Die Beschleunigung nach oben ist abhängig von der Geschwindigkeitsdifferenz in der Vertikalen zwischen Flugzeug und Luftstrom. Das Flugzeug wird beginnen zu steigen, damit wird zwar die beschriebene Differenz verringert, aber das Flugzeugsteigen wird stetig zunehmen, die Beschleunigung wird kleiner werden, schließlich =0, wenn das Flugzeug genau so schnell steigt wie die Luft.

Wesentlich ist: Das Steigen von 2 m/s bleibt, es entsteht ein dauernder Energiezuwachs !!

Jetzt die Überraschung: Die Beschleunigung, die wir im Flugzeug durch eine Horizontalböe von 1 m/s spüren, ist ca. 15 mal so groß wie die Beschleunigung, die durch einen Sprung von 1 m/s meteorologischem Steigen auf 2 m/s entsteht.

Unser TE-Vario reagiert auf die Horizontalböe sofort, deshalb liegt es so nahe, sofort zu ziehen und/oder einen Kreis einzuleiten. Auf die Vertikalböe reagiert es erst mit Zeitverzögerung und ungeübte Piloten spüren sie garnicht.

Überraschung genug ??

Lest die Artikel.

Englisch  - Artikel 1 (populärwissenschaftlich) - Artikel 2 (technisch)

Deutsch - Artikel 1 (populärwissenschaftlich) - Artikel 2 (technisch)

Eines der Grundprobleme beim Segelfliegen ist die Wahl der Geschwindigkeit beim Gleiten. Darüber findest du ein eigenes Kapitel.

Die optimale Geschwindigkeit wird - außer beim Wellenfliegen und Hangfliegen - durch die MacCready-Theorie vorgegeben. Diese theoretische Vorgabe führt praktisch zur s.g. MacCready-Einstellung oder auch Ringeinstellung, die im Zusammenspiel mit der aktuellen Sinken-Anzeige auf dem Variometer signalisiert, ob wir zu langsam oder zu schnell gegenüber der "Sollfahrt" fliegen.

In der Welle oder am Hang gilt die MacCready-Theorie nur in Ausnahmefällen, dort gelten andere Überlegungungen zur Definition der optimalen Geschwindigkeit. Aber auch diese Theorien enden jeweils in einer MacCready-Einstellung.

Das heißt : Unabhängig wie der Sollfahrtwert gewonnen wird (MacCready-Theorie oder Hangflug oder Welle), die Ringeinstellung als Parameter kann in allen Situationen genutzt werden.

Bevor es elektronische Instrumente gab, die die notwendigen Rechnungen vornehmen konnten, wurden rein pneumatische Lösungen für dieses Problem gesucht.

Die bekannteste Lösung dazu ist der MacCready-Ring, erstmals beschrieben und genutzt von Dr. Paul MacCready kurz nach dem zweiten Weltkrieg. In Europa wurden zwar schon die dem Ring zugrunde liegenden Prinzipien beachtet (Späte 1939), aber der MacCready-Ring brachte den praktischen Durchbruch.

Um bei der Wortwahl für pneumatische Instrumente zu bleiben :

Ein Kompass misst den Magnetdruck ....

Das Magnetfeld der Erde, dem ein Kompass folgt, ist äußerst schwach. Deshalb ist die Messung empfindlich gegen Störungen.

Die Störungen können statisch sein (alle fest eingebauten ferrischen Metalle stören das Magnetfeld), dann lassen sie sich recht einfach kompensieren.

Die Störungen können aber auch dynamisch sein, sich in Abhängigkeit von äußeren Einflüssen ändern. Das ist ganz großer Mist, denn die lassen sich nicht vollständig kompensieren. Wenn das Ein- und Ausschalten von Instrumenten den Kompass beeinflusst, kann man den nur in einer einzigen Betriebskonfiguration des elektronischen Cockpits (alles eingeschaltet) kompensieren.

Ohne Kompensation ist ein Kompass nutzlos. Der Fehler kann, sogar in Abhängigkeit der aktuellen Ausrichtung des Kompasses, zwischen einigen Grad und 180 Grad liegen. Nur wenn der Fehler klein und bekannt (Kompensationstabelle weiter unten) ist, kann man einen Kompass nutzen.

Fürs Verschlauchen des Instrumentenbrettes gelten ein paar wenige Regeln:

Schläuche sind immer so kurz wie möglich, aber so lang wie notwendig.

Silikonschläuche im Cockpit sind besser als die gängigen Instrumentenschläuche, denn sie lassen sich in kleinere Radien legen ohne zu knicken und sie sind durch ihre größere Elastizität besser in der Dichtigkeit an den Tüllen der Instrumente und an den Schlauchverbindern.

Schlauchverbinder sind oft aus GEPRESSTEM Plastik hergestellt. Durch die Pressung entstehen Kanten und Grate. So eng kann sich auch kein Silikonschlauch anlegen, - die Kanten und Grate müssen weg. Das lässt sich mit einem sehr scharfen Messer und viel Geduld bewerkstelligen. Wenn es dir gelingt, Schlauchverbinder zu finden, die keine Grate haben, dann lohnen sich die paar Euro, die diese selten gewordenen Stücke mehr kosten.

Die Verschlauchung muss dicht sein (Artikel von Mike Borgelt).

Und so sieht die Verschlauchung an der DG800 von Horst aus:

Fahrtmesser, Höhenmersser und Transponder werden von Staudruck und statischem Druck von den Abnahmestellen am Rumpfbug versorgt.

Die Varios hängen an der Drei-Wege-Düse am Seitenruder.

Seit Neuestem ist der TE-Druck für das Winter reserviert.

Das Butterfly ist elektronisch kompensiert. Deshalb ist der TE-Eingang der Sensorbox des Butterfly ebenfalls mit dem statischen Druck aus der Drei-Wege-Düse verbunden.

Als Überlandfluganfänger musst du irgendwann beginnen, Endanflüge auszuführen. Das wirst du mit großer Wahrscheinlichkeit am Heimatplatz auf einer Vereinsmaschine tun - und die sind erfahrungsgemäß nicht sehr üppig mit Instrumenten ausgestattet. Und wenn doch, dann solltest du Endanflüge auch ohne diese elektronischen Hilfsmittel beherrschen.

In diesem Artikel zeige ich dir, dass du auch ohne den ganzen elektronischen Firlefanz auskommen kannst. So habe ich es am Anfang meiner Überlandfliegerei auch machen müssen, auch für Direktlandungen nach 80 km Endanflug aus dem Schwarzwald nach Aalen. Damals gab es die vielen kleinen Compüterchens noch gar nicht.

Du brauchst nur zwei Dinge:

• eine Endanflugtabelle oder (und das ist echt schon ein unnötiger Luxus) einen mechanischen Endanflugrechner (Holtkamp- oder Kreis-Rechner)
• eine Karte deines Zielorts mit einer "Spinne".

Die Endanflugtabelle für die LS4 habe ich exemplarisch hier (vorletztes Tabellenblatt) hinterlegt. Die Spinne ist nebenstehend abgebildet. Eine solche Zeichnung brauchst du für jeden Platz, an dem du dauerhaft fliegst. Du musst sie natürlich maßstabsgerecht auf deine Karte auftragen. Wenn du noch am Anfang stehst, brauchst du vielleicht eine 1:200.000 Generalkarte, später nur noch die normale ICAO-Karte.

Die Benutzung dieser Hilfsmittel wird in den Übungen erklärt.

Und bitte, angehender Spitzenpiloteur, glaube mir: Wenn ich nicht gerade auf einem Wettbewerb bin, reichen mir diese Hilfsmittel (habe ich auch für die DG800) allemal, um sicher und hinreichend knapp, dass mir die Düse geht, heimzukommen.

Zusammenstöße in der Luft sind beim Segelfliegen ein ernstes Thema. Seit 2004 haben wir endlich ein preislich erschwingliches System, um dieses Risiko stark zu mindern: FLARM.

Technisch stark verschieden, aber in der Wirkung ähnlich wie TCAS, beruht dieses technische Verfahren auf dem Prinzip, dass alle FLARM-Geräte Informationen über ihre jeweilige Position, Höhe, Geschwindigkeit, Höhenänderung austauschen. Jedes Gerät sendet seine eigenen Daten und empfängt alle Daten von anderen Flugzeugen. Die Geräte senden mit einer sehr geringen Leistung. Das führt dazu, dass sich nur FLARMs aus Flugzeugen in relativer Nähe zueinander empfangen können. Der Empfangsradius liegt bei max. 25 km, typisch bei 4-12 km.

Jedes Gerät siebt aus der Menge von Informationen, die es empfängt (beschränkter Radius), die Information raus, die es als relevant ansieht (Flugzeuge im Umkreis von ca. 5 km). Das heißt, die Information über die Flugzeuge, die dem eigenen Flugzeug "gefährlich" nahe sind oder kommen können. Dabei werden die Flugbahnen der beteiligten Flugzeuge vom FLARM vorausgerechnet.

Von verschiedenen Drittfirmen gibt es Erweiterungen der kleinen FLARM-Kiste.

Das Standard-Flarm-Display (V4) kann nur Informationen für einen einzigen "Gegner" darstellen. Die räumliche Orientierung und Darstellung aller "Gegner" ist nicht machbar. Diesem Mangel setzen das ButterFly-Display und das FlarmView ein Ende.

Darüberhinaus stellt die Fa. Triadis ein kleines Gerät her, das eine Sprach-Ausgabe der FLARM-Warnung erzeugt, so dass die visuelle Informationsaufnahme vom Display entfällt (Akustisches Sprachmeldesystem TR-DVS).

Diese Szene ist zur Zeit (2014) sehr aktiv. Die neuesten Entwicklungen verbinden FLARM- und Transponder-TCAS-Technologie. Da es in Deutschland immer mehr Kleinflughäfen gibt, an denen Jets per IFR anfliegen, wäre es für uns als Segelflieger natürlich eine tolle Sache, wenn wir vor der Annäherung von Jets gewarnt würden.

Abgucken, Abkupfern oder Verweisen ist die höchste Form der Verehrung unter Autoren. Diesem Credo will auch ich folgen.

Die Grundlagen zur Meteorologie sollen hier nicht neu erfunden werden. Ich verweise auf folgende Quellen :

• Jan Kirmse's Meteorologie-Script
• die Ausführungen von Alfred Ultsch
• Christian Husek's Meteorologie-Leitfaden
• Segelflugvorhersage nach Thomas Hafner
• Grundlagen der Wetterkunde von F. Feser und O. Sievers
  
  
  und natürlich auf alle entsprechenden Links und Bücher.

Für uns Segelflieger ist an der ganzen Meteorologie am Wesesentlichsten, dass sie uns die Entstehung von Aufwinden so erklärt, dass Aufwinde für uns vorhersehbar und somit geplant nutzbar werden.

Drei Aufwindarten sind von praktischer Bedeutung (in der Reihenfolge der Entdeckung):

• Hangaufwind
• Thermischer Aufwind
• Wellenaufwind

Thermik ! Davon "leben" wir meistens, denn Hänge und Wellen sind nur an wenigen Flugplätzen verfügbar. Wohl denen an der Porta oder am Teuto oder an der Bergstraße oder in den Bergen !

Wir "normalen" Menschen müssen uns mit Thermik herumquälen. Da ist es eine gute Strategie, sich von dem Phänomen "Thermik" ein schlüssiges Bild zu machen.

In der Nacht kühlt die Erdoberfläche aus. Sie wird sogar kälter als die umgebende Luft und kühlt damit die unterste Luftschicht aus. Diesen Effekt nennt am "nächtliche Ab- oder Ausstrahlung". Er ist in klaren Nächten stärker ausgeprägt als bei bedeckten Himmel. Die Erdoberfläche verliert die Energie in Form von langwelliger Wärmestrahlung.

In hügeligem oder bergigem Gelände kommt hinzu, dass gegen Morgen die am Boden liegend entstandene kalte Luft von den Hügeln, wo die Ausstrahlung am größten war, in die Täler und Auen abfließt. Dort bildet sich der Morgennebel - Auennebel - Bodennebel.

An einem mittelprächtigen Tag im hessischen Bergland (woanders ist das ziemlich sicher genauso) mit wenig Wind (< 15 km/h) haben die Bärte einen horizontalen Querschnitt, der wie folgt skizziert ist.

Der Bart ist rot markiert, die dunklere Farbe sollen die Steigkerne anzeigen.

Der Bart ist leicht oval mit der langen Achse in Windrichtung.

Um den Bart herum in Blau-Schattierungen das Fallen, das den Bart umgibt.

Genau in der Windachse ist das Fallen-Polster um den Bart herum am dünnsten. Deshalb ist es sinnvoll, bei Wind die Wolken immer aus der Achse des Windes heraus anzufliegen und von ihnen fortzufliegen. Damit wird das starke Fallen wind-querab vermieden.

Meteorologie ist ein thematischer Teil der Wissenschaftsdisziplin, die am nahesten am Chaos ist, der Thermodynamik. Deshalb ist es verwunderlich, dass es innerhalb der thermischen Konvektion so viel Organisation und Ordnung beobachtet werden kann.

Wenn man in einer großen flachen, gleichmäßig beheizbaren Pfanne mit Wasser die Temperatur hochfährt, entstehen nacheinander verschiedene Stadien von Ordnung in der konvektiven Umlagerung des Wassers.

Zunächst besteht KEINE Ordnung, aber man kann sehen, dass sich zufällige Wasservolumina umlagern. Dieser Zustand entspricht in der Atmosphäre dem Fall der „gleichmäßig verteilten Wolken“, Cumulus humilis oder congestus, die sich schier zufällig irgendwo bilden und vergehen. Das nebenstehende Bild illustriert diese Situation (© Karlsruher Wolkenatlas / Bernhard Mühr).

Wenn die Temperatur weiter steigt, bilden sich konvektive Zellen, große Kerne, in denen das Wasser hoch brodelt (noch nicht siedet). Das Wasser steigt dann geordnet an den Rändern sechseckiger Zellen hoch und fällt über dem Kern der Zellen ab.

Physikalisch ist Hangaufwind im Flachland einfach zu erklären :

Wind weht gleichmäßig aus einer Richtung, gegen ein ansteigendes Hindernis. Das Hindernis wird überströmt. Fertig.

Ganz so trivial ist es nicht. Aber betrachten wir zunächst den Idealfall im Bild rechts.

Der Wind sollte zumindest nach oben nicht abnehmen, besser ein wenig stärker werden. Die niedrigen Stromlinien werden nach oben abgelenkt. Die Stromlinien verdichten sich sogar etwas, die Windgeschwindigkeit über dem Hang erhöht sich ein wenig. Und vor dem Hang bildet sich dann ein Aufwindfeld.

Für dich als Anfänger erscheint es wahrscheinlich so, als seien die Phänomene der Wellenbildung in der Atmosphäre intuitiv erfassbar.

Sei gewarnt. Das ist nur in Teilen so, in anderen Teilen sind die Vorgänge ziemlich vielschichtig. Es gibt viele Typen von Wellen in der Atmosphäre. Ich werde noch darauf eingehen.

Die Wellen, an denen wir Segelflieger das größte Interesse haben, das sind Leewellen.

Neben den schon beschriebenen Lee-Wellen beherbergt unser Himmel auch noch andere Arten von Wellen-Phänomenen.

Thermik-Wellen

Nehmen wir an, uns erreicht ein Hochdruckgebiet und wir sind noch in der Phase deutlich steigenden Druckes mit einer ausgeprägten Inversion oberhalb des Kondensationsniveaus, aber innerhalb der Höhe der Wolken.

Im Sommer sollten wir da einen schönen Thermiktag erwarten, mit Wolken die oben deutlich begrenzt sind. Es gibt keine Gefahr von Überentwicklung.

Wenn jetzt hinzukommt, dass oberhalb der Inversion eine deutlich stärkere, in der Richtung vom Bodenwind abweichende Windströmung herrscht, dann kommt (kann es kommen) zu Thermik-Wellen (Thermik-Onda).

Die Thermik, die Wolken boxen in die Inversion und wölben diese auf. Die Wolken durchstoßen die Inversion und bilden für den Höhenwind ein Hindernis. Es bilden sich zunächst an einzelnen Wolken luvseitig Wellen aus und die Wolken bekommen eine lentikularis-ähnliche Struktur in der Höhe.

Durch die Strömungsmechanik kommt es dann zu Ordnung in den Wolken, so dass sich die Wolken entlang des Bodenwindes reihen.

Und dann liegt es nahe, dass sich im Höhenwind Wellen vor den Wolkenreihen bilden. Thermik erzeugt also auch Wellen.

Die Reihung begünstigt die Thermik unter den Wellenbergen. Eins bewirkt und/oder verstärkt oder hemmt das andere.

Thermikwellen sind leistungsflugtechnisch nicht vorhersehbar und damit kaum nutzbar. Meist ist das luvseitige Steigen auch eher schwach. Aber faszinierend sind solche Flüge immer.
 

Scherungswellen

Sie entstehen z.B., wenn die Luftmasse oberhalb der Sperrschicht eine höhere Windgeschwindigkeit oder eine andere Windrichtung aufweist als die untere. Sie reibt dann an dieser Sperrschicht wie Wind an der Wasseroberfläche und verursacht ganz vergleichbar regelmäßige Rippeln. 

(Bildquelle : Schwerewelle.de)

Scherungswellen sind leistungsflugtechnisch kaum nutzbar.

Solitone

Wellen entstehen auch durch horizontale Zusammenstösse von unterschiedlichen Luftmassen - die Morning Glory in Nordaustralien - auch eine Welle - ist ein berühmtes Beispiel dafür. Der Fachname dafür ist Soliton.

Eine wissenschaftlich umfassende Erklärung der Leewellenmechanik findest du in dieser Abhandlung von Erland Lorenzen. Eine schöne Darstellung der Entdeckung der Leewellen durch Wolf Hirth im Riesengebirge findest du hier.

Zum Beginn des Kapitels

Unter dem Begriff "Rotor" werden Strömungsmuster subsummiert, die eine walzenförmige Ausdehnung (mehr oder minder) quer zur Hauptwindrichtung haben.

Sie treten nur bei stärkerem Wind auf und sie werden, im weitesten Sinne, immer durch Scherungen oder Reibung ausgelöst. Sie "kleben" auch immer an einer solchen Scherungs- oder Reibungsfläche. Das können Hindernisse (Berge, Täler) oder Inversionen oder Windscherungen sein. Die letzten beiden Phänomene treten ja auch sehr oft zusammen auf.

Leewellen werden oft, aber nicht notwendigerweise, von Rotoren begleitet.

Die Gemeinde der Meteorologen und Geophysiker ist sich nicht einig, ob Rotore als Teil der Wellen betrachtet werden müssen oder ob sie ein eigenständiges Phänomen bilden, das allerdings sehr oft gepaart mit Leewellen auftritt. Ich betrachte sie als eigenständiges Phänomen.

Sollfahrttheorie - Das epische Thema bei den Segelfliegern ...

Aus der Sollfahrttheorie ergeben sich Vorgaben für die Wahl der Gleitgeschwindigkeit. Das wirst du schon wissen. Aber wenn du noch am Anfang deiner Leistungsflugkarriere stehst, ist es nicht notwendig, dass du dieses Thema vollständig beherrschst und "beten" und taktisch umsetzen kannst. Anfänglich ist es für dich ein handwerkliches Thema: die Wahl der Fluggeschwindigkeit.

Später, wenn du beginnst, kompliziertere Situationen zu beherrschen, wirst du verstehen, dass dir die Theorie einen weiten Rahmen aufspannt, in dem du deine Geschwindigkeit taktisch wählen kannst. Und du wirst verstehen, welche Konsequenzen deine Wahl haben wird.

Zuerst musst du verstehen, dass alle in Veröffentlichungen vorgestellten Sollfahrttheorien - beispielhaft nehmen wir Reichmanns "Streckensegelflug" in seiner jüngsten Auflage als Bezugspunkt - auf Annahmen und Modellvorstellungen beruhen. Eine davon, die meistens, aber nicht notwendig immer, bemüht wird, ist die Kontinuitätsbedingung.

Andere Modellvorstellungen und Annahmen beschreiben, wie ein Thermikschlauch, ein "Bart" aufgebaut ist: Ob er an seinen Grenzen sprunghaft beginnt und auf den vollen Steigenwert springt oder ob das Steigen graduell vom Rand in die Mitte steigt und in welchem Maße es steigt.

Wesentlich ist, dass du verstehst: Alle diese Sollfahrttheorien basieren auf Annahmen. Und wenn beim richtigen Fliegen diese Annahmen nicht zutreffen - und das ist oft der Fall -, dann gelten auch die Theorien nicht.

Notabene:
Helmut Reichmanns Buch "Streckensegelflug" enthält ab Seite 188 alles, was du über die Geschwindigkeitpolare wissen musst. Was ich hier hinzufüge, sind nur noch ein paar Schmankerl.

Die Geschwindigkeitspolare beschreibt die Leistungsfähigkeit deines Flugzeugs. Sie beschreibt ihrer Natur nach, wieviel Sinken dein Flugzeug hat, wenn du eine gegebene Geschwindigkeit fliegst, in ruhender Luft gemessen. Das ist aber nicht entscheidend, denn in dieser Situation wirst du fast nie fliegen. Entscheidend ist viel mehr, dass du aus der Polare ableiten kannst, wie schnell du in verschiedenen anderen Situationen fliegen musst, um dein Flugzeug optimal zu bewegen

• bei steigender oder fallender Luftmasse
• bei Rücken- oder Gegenwind
• in Bodennähe oder in 6000 m Höhe,
• in Bezug auf einen ortsfesten Punkt auf der Erde oder mitschwimmend in der windgetriebenen Luftmasse.

Optimal bedeutet immer - je nach Sitiation, entweder möglichst schnell oder möglichst weit.

Es wurde schon festgehalten, dass die optimale Fluggeschwindigkeit (im Jargon die "Sollfahrt") abhängig ist vom meteorologischen Fallen der Luftmasse (LMS) und dem erwarteten Steigen (ES). Links noch einmal die Zeichnung dazu.

ES - LMS = Eingangswert

Das Luftmassensinken hat natürlich negatives Vorzeichen (Fallen == negativ), deshalb wird der Eingangswert größer, wenn mehr Luftmassensinken herrscht.

Wie findest du die optimale Fluggeschwindigkeit ?

In Reichmanns Buch werden dazu eine graphische und eine mathematische Lösung angeboten. Die mathematische Lösung darf jeder dort nachlesen. Die graphische Lösung will ich hier noch einmal in kleinen Schritten aufbauen.

Die Basis aller Leistungsrechnungen ist die Polare.

Die Gleitgeschwindigkeit ist immer dann optimal, wenn unter gegebenen Bedingungen (ohne / mit Luftmassensinken, Rücken- / Gegenwind) das Verhältnis Vorwärtsgeschwindigkeit zu Sinkgeschwindigkeit maximal ist.

Vorwärtsgeschwindigkeit / Sinkgeschwindigkeit --> maximal  !!!

Diese Aufgabe lässt sich graphisch lösen. Die Zeichnung rechts zeigt eine Polare, die der LS4-Polare nachempfunden ist.

Allgemein formuliert heißt das Optimierungsproblem:

Gegeben sind dein Flugzeug, das Steigen im Bart und der Wind. Wie hoch musst du steigen, um dein Ziel zu erreichen ? Und welche Geschwindigkeit musst du dann fliegen ?

Selbstverständlich ist die Polare deines Flugzeugs wieder die Grundlage der Rechnung.

Klar ist, wenn du mit Gegenwind zum Ziel kurbelst, dann frisst die Versetzung einen Teil deiner erkurbelten Höhe auf und die Entfernung, die du zurücklegen musst, um nach Hause zu fliegen, wird während des Kurbelns größer. Das ist also eine ziemlich komplizierte Sache.

Nehmen wir einmal an, du gehörst NICHT zu den wenigen Masochisten, denen es genügt, sonntags auf den Platz zu kommen, einen Sitzplatz zu annektieren, sich dann auf 900 m schleppen zu lassen, abzugleiten und zu landen.

Dann wirst du schon erkannt haben, dass du einen großen Teil deiner fliegerischen Energie darauf verwenden musst, oben zu bleiben. Da das dauerhafte Segelfliegen auf genau einer Höhe noch nicht erfunden ist, bedeutet das - genauer betrachtet -, du musst wissen, wie man immer wieder Höhe gewinnt oder - im Jargon der Segelflieger - wie man kurbelt.

Leider tun sich viele Jungpiloten ein bisschen schwer damit. Mancher hat halt einen sensiblen Bobbes, dem fällt es leicht. Andere haben permanent Lederhosen an, die tun sich schwer, weil sie kein Gefühl für den Sitzdruck haben. Aber es muss sein, du musst da durch, du musst dir das Gefühl im Hintern aneignen, sonst gehörst du zur oben genannten Minderheit der Gattung

homo sapiens lederhosiensis.

Wenn du tief bist, du armer Sack, dann fliegst du in 400, 500 m über Grund mit Blickpunkt zu einem Ziel oder bewusst den geografischen Konturen folgend, den Steuerknüppel locker in der Hand, schon intuitiv auf alle Kräfte achtend, die auf deine Maschine und die Ruder wirken, mit Genuss die Landschaft und Wolken studierend, hältst Ausschau nach Raubvögeln und Ablösekanten für Thermik. Du weißt wohl, dass es bald wieder nach oben geht, aber immer mit dem Plan B (Bei die Kühe) im Kopf.

Thermik zu finden ist eigentlich nicht schwer, aber ohne einen Plan und ohne Gefühl wird es dir nicht gelingen, auch darin zu steigen. Wenn du nicht bewusst in die Thermik, in den "Bart" hinein steuerst, werden die Gebiete, in denen es steigt, dich "abwerfen" wie ein fauler Gaul.