Invloed windshear op modelvliegtuigen

Kuperus,
Men spreekt van windshear als je met een plotselinge wind(sterkte/richting) verandering geconfronteerd wordt.
Dat kan dus door de wind zélf komen, dan zouden wij staande op de grond spreken van een windvlaag.

Maar je kunt het ahw zelf "veroorzaken" door een daling of klim door lagen lucht met een onderling verschillende richting en sterkte.
Omdat modelvliegtuigen met bvb de landing erg laag bij het aardoppervlak komen, waar de windsnelheid nóg sneller afneemt met de hoogte, is het JUIST van belang dit te onderkennen.
Enkele deelnemers aan deze discussie melden dat ze nu pas snappen waarom ze soms de laatste 1/2 m uit de lucht komen "pletteren" met de landing....

 

Richard.... in de luwte van gebouwen terrecht komen is geen windshear...

dat ze uit de lucht komen pletteren is juist omdat ze dan in luwte`s van gebouwen terrecht komen. dat scheelt misschien een paar knopen wind, maar bij de landing is dat dus juist kritiek.

paar weken geleden op lelystad werd ik zelfs tegen het dek gekwakt tijdens takeoff... ik had ruim 60 knopen op de teller staan, maar omdat de wind over de gebouwen heen kwam (take off 05 en wind vanuit het zuidoosten) was het erg turbulent.

als dan de wind met 5-15 knopen ineens afneemt, is dat geen windshear, maar zorgt wel voor een flinke klap terug op de baan.

 

Ook dat is windshear. Zoals Richard zegt: windshear is een plotselinge verandering van windsterkte en/of -richting. Ook als dit door gebouwen komt spreek je van windshear. Windshear kan vele oorzaken hebben, waarvan sommige berekenbaar (het afnemen van de wind vlakbij de grond) en sommige minder berekenbaar (turbulentie). Feitelijk is elke vorm van turbulentie ook een vorm van windshear.

 

in principe heb je gelijk Fotor, maar vind het wel beetje overdreven om dat ook windshear te noemen...

 

Kuperus,

In principe heb je gelijik, dat het een puur meteorologisch verschijnsel is. In de (vlieg)praktijk (ik heb oa 5500uur als instructeur GA en ik ben bekend met de turbulentie door de gebouwen op EHLE) en in de verkeersvliegerij spreek je van windshear ook als dat komt vanwege je eigen verplaatsing van de ene luchtlaag naar de andere.
Als jij op een winderige dag vanuit de wind kant van een huis de hoek om loopt naar de luwte dan ervaar jij dat als een windshear.
Terwijl zowel aan de windkant en in de luwte zélf niks verandert.

Mijn advies voor sportvliegers in geval van crosswind of te verwachten turbulentie direct na het loskomen is dan ook:
Hou het toestel iets langer aan de grond als gebruikelijk en roteer daarna positiever als je normaal doet, zodat je snel weg bent van de baan met een goede "climbrate".

Speciaal met crosswind T/O's op een betonbaan is het erg vervelend als je terugvalt, de kist zal al de gelegenheid hebben gehad de neus in de wind te zetten en dan knal je traverserend tegen het dek. Gras vergeeft dat nog enigszins, beton straft snoeihard af.
Er zijn kisten verongelukt daarmee, of hebben hun landingsgestel (met name de retract versies) zwaar beschadigd.

 

daarnaast kan je in takeoff ook iets langer crossed controls vliegen zodat de wielen nog even in de baanrichting blijven. levert wel iets minder climb performance af, maar als je met heftige crosswind terugzakt, loop je niet het risico op je plaat te gaan .

vraag is dan "wat is windshear" zoals Fotor aan geeft, is turbulentie eigenlijk al windshear. echter als ik aan windshear denk, denk ik (zoals meeste verkeersvliegers onder ons) over die ietwat heftigere variant die samen gaat met weersinvloeden, niet grond turbulentie door gebouwen of bomen.

met 1:1 heli vliegen moet je er helemaal rekening mee houden omdat je eventueel uit translatie lift kan geraken. (note: ik vlieg beide 1:1 commercieel)

 

Chapeau Richard, buitengewoon helder

 

OK, weer verder.
Heb beloofd een tweede gevolg van windshear te bespreken.
Tot nu toe hebben we het alleen gehad over de invloed ervan op de (lucht)snelheid en de daarmee gepaard gaande verschijnselen.

Windshear kan dus ook invloed hebben op het koersverloop van een (model)vliegtuig.
Wil je dit volledig begrijpen dan moet ik voor diegenen die nog niet zo thuis zijn in de aerodynamica eerst iets anders uitleggen, de richtingsstabiliteit.

We bekijken eerst een vliegtuig van boven:



en eentje van op zij:




Door het ZPT van een (model)vliegtuig loopt een denkbeeldige as, de topas, van boven naar beneden.
Eerlijk gezegd, ik heb ook wel eens gehoord dat dit door het L (liftpunt) of een andere aerodynamisch punt zou lopen, maar laten we daarvoor indien nodig een ander draadje starten

De romp kan om dit punt heen roteren. Je hebt niet veel fantasie nodig om hier een windvaan in te herkennen, dat ziet er precies hetzelfde uit.
In de vorm van een kip, een schip, een pijl, het maakt niet uit. Of het een doosvorm heeft of een plat vlak is, het maakt weinig uit.
Een windvaan gaat alleen maar precies in de wind staan als de oppervlakte ACHTER de as groter is als die ervoor. In principe, hoe groter dat achterste gedeelte is, hoe beter hij "de wind opzoekt".

Als het (model)vliegtuig, aangedreven door de motor (of een door de zwaartekracht aangedreven zwever) een bepaalde kant op vliegt ontstaat er een luchtstroming, soms ook wel de "vliegwind" genaamd. De neus van een (model)vliegtuig zal door het windvaaneffect altijd met zijn snufferd die "vliegwind" opzoeken, ofwel met zijn neus wijzen in de richting die de massa van het vliegtuig op gaat.

Bij (model)vliegtuigen noemen we dus deze eigenschap dan ook het windvaaneffect. Hoe beter de windvaan, cq (model)vliegtuig de "wind" opzoekt, hoe richtingsstabieler het is.

Je ziet dus dat de toevoeging van drijvers bij watervliegtuigen, die voorwaartse oppervlakte een stuk groter wordt, dus de richtingsstabiliteit sterk terugloopt




Maar in het andere draadje zit ik nou juist er op te hameren dat wind geen invloed heeft op een vliegtuig, en dat blijft zo. Waar we nu naar gaan kijken is het effect van een zijdelingse luchtstroming, die het (model)vliegtuig IN DE LUCHT ervaart!

Dat kan bvb komen omdat de vlieger een uitslag geeft met het richtingsroer, waardoor het model korte tijd scheef door de lucht heen gaat en (in feite het meest de romp) een zijdelingse "wind" voelt.
Een andere oorzaak kan de shear zijn. Door een plotselinge windstoot, óf het vliegtuig komt zeer snel in een andere luchtlaag terecht, die een andere richting heeft. Het duurt dan even voordat het zich aangepast heeft en vliegt korte tijd "scheef" door de lucht heen, het ervaart dus een zijdelingse luchtstroming.

Maar het windvaaneffect is een absolute noodzakelijkheid voor het maken van een bocht. Daar wil ik nu niet op in gaan, om de scope van dit draadje te beperken.



Het is echt belangrijk hier goed te begrijpen dat dit niks met "gewone wind" te maken heeft, de wind van langsstromende lucht die wij voelen, vastgeplakt op de grond.

Het gevolg van het windvaan effect is dat door de hefboomwerking van de staart, de neus van het toestel de nieuwe stromingsrichting wil gaan opzoeken, hij draait nu om de topas heen naar de nieuwe koers zodat de stroming weer mooi evenwijdig langs de romp loopt.

Is de verstoring van korte duur, dan zal de koers van het model slechts weinig veranderen of misschien wel terugkeren naar zijn oude koers. Is het min of meer permanent dan zal de neus steeds blijven proberen deze zijdelingse stroming te nivelleren door met de neus bij te gaan draaien. Dat zie je dus bij slippend vliegen (met je richtingsroer), de neus wil steeds richting de scheve aanstroming gaan draaien.

Een mooi effect bij modelvliegtuigen en of raketten is te zien als je met een rotvaart verticaal omhoog gaat. Indien je dat toevallig doet, dwars op de wind, dan zal de neus zichzelf steeds in een andere luchtlaag boren waar de wind nét weer even sterker is.
Het gevolg is dat de neus van het model of raket ahw de windrichting gaat opzoeken!
De ramp met het ruimteveer Columbia was ten dele te wijten aan een windshear. De door de brand al verzwakte constructie boorde zich met de inmiddels zeer hoge snelheid in een luchtlaag, waar het veel harder waaide. De resulterende krachten werden teveel voor de shuttle en hij desintegreerde.