Gleiten (Aerodynamik)

Ein Seitengleitflug ist ein aerodynamischer Zustand, in dem sich ein Flugzeug relativ zur Anströmung oder zum relativen Wind sowohl seitwärts als auch vorwärts bewegt . Anders ausgedrückt: Bei einem konventionellen Flugzeug zeigt die Nase in die entgegengesetzte Richtung der Flügelneigung. Das Flugzeug befindet sich nicht im koordinierten Flug und fliegt daher ineffizient.

Das Fliegen im Seitengleitflug ist aerodynamisch ineffizient, da das Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand sinkt. Der erhöhte Luftwiderstand verbraucht Energie, ohne Auftrieb zu erzeugen. Unerfahrene oder unaufmerksame Piloten geraten in Kurven oft unbeabsichtigt in Seitengleitflüge, weil sie die Steuerung mit dem Seitenruder nicht koordinieren . Flugzeuge können an windigen Tagen beim Steigflug nach dem Start leicht in einen Seitengleitflug geraten. Wird dies nicht korrigiert, leidet die Steigleistung. Besonders gefährlich ist dies, wenn sich Hindernisse in der Nähe des Steigfluges befinden und das Flugzeug untermotorisiert oder schwer beladen ist.

Ein Seitengleitflug kann auch ein Flugmanöver sein , bei dem der Pilot bewusst einen bestimmten Seitengleitflug einleitet. Seitengleitflüge sind besonders nützlich bei Kurzfeldlandungen über Hindernissen (wie Bäumen oder Stromleitungen) oder um Hindernissen (wie einem einzelnen Baum auf der verlängerten Mittellinie der Landebahn) auszuweichen und können als Teil von Notlandeverfahren geübt werden. Diese Methoden werden auch häufig bei Landungen auf landwirtschaftlichen Flächen oder in unwegsamem Gelände angewendet, wo die Landebahn kurz ist. Piloten müssen mit ausreichend verbleibender Landebahn zum Abbremsen und Anhalten aufsetzen.

Es gibt häufige Situationen, in denen ein Pilot absichtlich einen Seitengleitflug einleitet, indem er entgegengesetzte Ruder- und Querruderausschläge verwendet , am häufigsten bei einem Landeanflug mit geringer Leistung. ^{[ 1 ]}

Ohne Landeklappen oder Störklappen lässt sich der Gleitwinkel nur schwer erhöhen, ohne die Geschwindigkeit deutlich zu steigern. Diese Übergeschwindigkeit kann dazu führen, dass das Flugzeug längere Zeit im Bodeneffekt fliegt und möglicherweise die Landebahn nicht mehr ausreicht. Bei einem Vorwärtsgleitflug entsteht deutlich mehr Luftwiderstand, wodurch der Pilot Höhe abbauen kann, ohne die Fluggeschwindigkeit zu erhöhen, und somit den Sinkwinkel (Gleitwinkel) vergrößert. Vorwärtsgleitflüge sind besonders nützlich bei Schulflugzeugen aus der Zeit vor 1950, Kunstflugzeugen wie der Pitts Special oder Flugzeugen mit defekten Landeklappen oder Störklappen.

Oftmals zeigt ein Flugzeug im Seitengleitflug, das zum Strömungsabriss gebracht wird, nur sehr geringe Gierbewegungen, die einen Strömungsabriss in einen Trudelzustand übergehen lassen . Ein solches Flugzeug neigt unter Umständen lediglich dazu, in eine waagerechte Fluglage zu rollen. Tatsächlich können sich die Strömungsabriss-Eigenschaften bei manchen Flugzeugen sogar verbessern. ^{[ 2 ]}

Aerodynamisch sind diese Anflugverfahren nach dem Einleiten identisch, werden aber aus unterschiedlichen Gründen angewendet und führen zu unterschiedlichen Flugbahnen und Kursen im Vergleich zu den ursprünglichen. Der Vorwärtsgleitflug dient dazu, den Anflug steiler zu gestalten (Höhenverlust) ohne nennenswerte Geschwindigkeitssteigerung zu erreichen ^{[ 3 ]} , wobei der erhöhte Luftwiderstand genutzt wird. Der Seitengleitflug bewegt das Flugzeug seitwärts (oft nur relativ zum Wind), wo ein Kurvenflug unratsam wäre; der Luftwiderstand wird dabei als Nebenprodukt betrachtet. Die meisten Piloten leiten den Seitengleitflug kurz vor dem Abfangen oder Aufsetzen bei Seitenwind ein ^{[ 4 ]} .

Der Vorwärtsgleitflug ändert die Flugrichtung des Flugzeugs weg von der nach unten gerichteten Tragfläche, während die ursprüngliche Flugbahn (Flugweg über dem Boden) des Flugzeugs beibehalten wird.

Um einen Vorwärtsgleitflug durchzuführen, legt sich der Pilot in den Wind und betätigt das Seitenruder gegenläufig (z. B. rechtes Querruder + linkes Seitenruder), um die Flugrichtung zum Ziel beizubehalten. Ein Beobachter am Ziel sieht die Flugzeugnase auf der einen Seite und einen Flügel auf der anderen, die beide nach unten zum Beobachter geneigt sind. Der Pilot muss sicherstellen, dass die Flugzeugnase tief genug ist, um die Fluggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. ^{[ 5 ]} Allerdings müssen die zulässigen Höchstgeschwindigkeiten des Flugzeugs, wie z. B. V_{_A} und V_{_FE,} eingehalten werden. ^{[ 6 ]}

Ein Vorwärtsgleitflug ist hilfreich, wenn ein Pilot einen Landeanflug mit übermäßiger Höhe vorbereitet hat oder steil hinter einer Baumgrenze sinken muss, um nahe der Landebahnschwelle aufzusetzen. Vorausgesetzt, das Flugzeug ist korrekt auf die Landebahn ausgerichtet, ermöglicht der Vorwärtsgleitflug, den Kurs beizubehalten und gleichzeitig den Sinkflug zu beschleunigen, ohne die Fluggeschwindigkeit übermäßig zu erhöhen. Da der Kurs nicht mit der Landebahn übereinstimmt, muss der Vorwärtsgleitflug vor dem Aufsetzen beendet werden, um eine übermäßige Seitenbelastung des Fahrwerks zu vermeiden. Bei Seitenwind kann, wie unten beschrieben, ein geeigneter Seitengleitflug beim Aufsetzen erforderlich sein.

Der Seitengleitflug nutzt ebenfalls Querruder und gegenläufiges Seitenruder. Hierbei wird er eingeleitet, indem eine Tragfläche abgesenkt und genau so viel gegenläufiges Seitenruder gegeben wird, dass das Flugzeug nicht dreht (und den Kurs beibehält ), während gleichzeitig eine sichere Fluggeschwindigkeit durch Nick- oder Schubregelung aufrechterhalten wird . Im Vergleich zum Vorwärtsgleitflug wird weniger Seitenruder benötigt: gerade so viel, dass die Kursänderung gestoppt wird.

Im Seitengleitflug bleibt die Längsachse des Flugzeugs parallel zur ursprünglichen Flugbahn, das Flugzeug fliegt jedoch nicht mehr auf dieser Bahn. Die horizontale Auftriebskomponente wirkt auf den tieferliegenden Flügel und zieht das Flugzeug seitwärts. Dies ist der Fall bei Windstille, Gegen- oder Rückenwind. Bei Seitenwind wird der Flügel in den Wind abgesenkt, sodass das Flugzeug die ursprüngliche Flugbahn beibehält. Dies ist die Seitengleitflugtechnik, die viele Piloten bei Seitenwind anwenden (Seitengleitflug ohne Seitengleitflug). Eine andere Methode zur Beibehaltung der gewünschten Flugbahn ist der Krabbenflug: Die Tragflächen bleiben waagerecht, aber die Flugzeugnase wird (teilweise) in den Seitenwind gerichtet, und die daraus resultierende Abdrift hält das Flugzeug auf Kurs.

Ein Seitengleitflug kann ausschließlich dazu dienen, bei Seitenwind im Anflug die Landebahnmittellinie beizubehalten oder in den letzten Momenten einer Seitenwindlandung eingesetzt werden. Um den Seitengleitflug einzuleiten, rollt der Pilot das Flugzeug in den Wind, um die Position auf der Landebahnmittellinie zu halten, während er mit dem Seitenruder den Kurs auf der Mittellinie beibehält. Beim Seitengleitflug setzt zuerst ein Hauptfahrwerk auf, gefolgt vom zweiten. Dadurch bleiben die Räder stets auf der Schiene ausgerichtet, wodurch eine Seitenbelastung beim Aufsetzen vermieden wird.

Der Flugzeughersteller Airbus empfiehlt den Seitengleitanflug nur bei geringen Seitenwindbedingungen. ^{[ 7 ]}

Der Schiebewinkel (auch Seitengleitwinkel, AOS, AoS , griechischer Buchstabe Beta ) ist ein Begriff aus der Strömungslehre , der Aerodynamik und der Luftfahrt . Er beschreibt die Drehung der Flugzeugmittellinie relativ zum Anströmwind . In der Flugdynamik wird er mit der Kurzform Beta bezeichnet und ist üblicherweise positiv, wenn der Anströmwind von rechts auf die Flugzeugnase trifft. Der Schiebewinkel entspricht im Wesentlichen dem Anstellwinkel des Flugzeugs und ist der wichtigste Parameter für die Richtungsstabilität . ^{[ 8 ]}${\displaystyle \beta }$${\displaystyle \beta }$${\displaystyle \beta }$

In der Fahrzeugdynamik ist der Schräglaufwinkel der Winkel zwischen dem Geschwindigkeitsvektor und der Längsachse des Fahrzeugs im Schwerpunkt in einem momentanen Bezugssystem. Mit zunehmender Querbeschleunigung in Kurven verringert sich der Schräglaufwinkel. Daher ist bei sehr schnellen Kurven und kleinem Kurvenradius die Querbeschleunigung hoch, und der Schräglaufwinkel kann negativ sein. ${\displaystyle \beta }$

Es gibt weitere, spezielle Situationen, in denen Seitengleitlandungen in der Luftfahrt nützlich sind. Beispielsweise kann bei Luftaufnahmen eine Flugzeugseite abgesenkt werden, um Bodenaufnahmen durch ein Seitenfenster zu ermöglichen. Piloten nutzen Seitengleitlandungen auch bei Vereisungsbedingungen, wenn die Frontscheibe vollständig vereist ist – durch die leichte Seitenlandung kann der Pilot die Landebahn durch das Seitenfenster sehen. Seitengleitlandungen spielen auch im Kunstflug und im Luftkampf eine Rolle .

Wird ein Flugzeug ohne weitere Änderungen an Schubhebel oder Höhenruder in einen Vorwärtsgleitflug gebracht, bemerkt der Pilot eine erhöhte Sinkrate (bzw. verringerte Steigrate). Dies ist in der Regel hauptsächlich auf den erhöhten Luftwiderstand am Rumpf zurückzuführen. Die Luftströmung über den Rumpf erfolgt seitlich, wodurch sich die relative Stirnfläche vergrößert und somit der Luftwiderstand steigt.

• Driften
• Ruderrollbewegung
• Schleuderdrehung

• Video eines Ausrutschers, aufgenommen von einer an der Landevorrichtung montierten Kamera.
• FAA-Handbuch für Flugzeuge, Kapitel 7–9