Segelflugzeug

Segelflugzeug (Rolladen-Schneider LS4) ⓘ

(Video) Ein Segelflugzeug segelt über Gunma, Japan. ⓘ

Ein Segelflugzeug ist eine Art von Segelflugzeug, das für die Freizeitbeschäftigung und den Sport des Segelfliegens (auch Soaring genannt) verwendet wird. Dieses unmotorisierte Flugzeug kann die natürlich vorkommenden Strömungen der aufsteigenden Luft in der Atmosphäre nutzen, um an Höhe zu gewinnen. Segelflugzeuge sind aerodynamisch stromlinienförmig und können daher für eine geringe Höhenabnahme eine beträchtliche Strecke vorwärts fliegen. ⓘ

In Nordamerika wird für diesen Flugzeugtyp auch der Begriff "sailplane" verwendet. In anderen Teilen der englischsprachigen Welt ist der Begriff "Glider" gebräuchlicher. ⓘ

Verschiedene Segelflugzeuge in Warteposition am Ende einer Startbahn ⓘ

Ein Segelflugzeug ist ein für den Segelflug konstruiertes Luftfahrzeug. Das motorlose Fliegen bedeutet abwechselnd Steigen im Aufwind und Gleiten mit geringem Höhenverlust. In Deutschland werden Segelflugzeuge luftrechtlich als eigene Luftfahrzeugklasse eingestuft und dürfen bis zu 850 kg wiegen. ⓘ

Das Segelflugzeug ist in Deutschland die Luftfahrzeugklasse mit den meisten Registrierungen (7383, Stand Ende 2017). Danach folgen einmotorige Flugzeuge unter 2 t (6527) und Motorsegler (3528). ⓘ

Typen von Segelflugzeugen

ASH25M - ein zweisitziges, selbststartendes Segelflugzeug ⓘ

Segelflugzeuge haben den Vorteil, dass sie bei einem gegebenen Auftrieb den geringsten Luftwiderstand erzeugen. Dies wird am besten mit langen, dünnen Flügeln, einem schlanken Rumpf und glatten Oberflächen ohne Vorsprünge erreicht. Flugzeuge mit diesen Merkmalen sind in der Lage, in aufsteigender Luft, die durch Thermik oder Hügel entsteht, effizient zu steigen. In ruhender Luft können Segelflugzeuge lange Strecken mit hoher Geschwindigkeit gleiten, wobei sie zwischendurch nur minimal an Höhe verlieren. ⓘ

Segelflugzeuge haben starre Tragflächen und entweder Kufen oder Fahrwerke. Im Gegensatz dazu benutzen Hängegleiter und Gleitschirme die Füße des Piloten für den Start und die Landung. Die letztgenannten Typen werden in separaten Artikeln beschrieben, ihre Unterschiede zu Segelflugzeugen werden jedoch im Folgenden behandelt. Segelflugzeuge werden in der Regel mit einer Winde oder einem Flugzeugschlepp gestartet, obwohl gelegentlich auch andere Methoden wie Autoschlepp und Bungee verwendet werden. ⓘ

Heutzutage sind fast alle Segelflugzeuge Segelflugzeuge, aber in der Vergangenheit waren viele Segelflugzeuge keine Segelflugzeuge. Diese Typen segelten nicht. Sie waren einfach motorlose Flugzeuge, die von einem anderen Flugzeug zu einem gewünschten Ziel geschleppt und dann zur Landung abgeworfen wurden. Das beste Beispiel für nicht schwebende Segelflugzeuge waren militärische Segelflugzeuge (wie sie im Zweiten Weltkrieg eingesetzt wurden). Sie wurden oft nur einmal eingesetzt und nach der Landung in der Regel wieder aufgegeben, nachdem sie ihren Zweck erfüllt hatten. ⓘ

Motorsegler sind Segelflugzeuge mit Motoren, die zur Verlängerung des Fluges und in einigen Fällen sogar zum Start verwendet werden können. Einige Hochleistungs-Motorsegler (so genannte "autarke" Segelflugzeuge) können mit einem motorgetriebenen Einziehpropeller ausgestattet sein, der zur Aufrechterhaltung des Fluges genutzt werden kann. Andere Motorsegler haben genug Schub, um sich selbst zu starten, bevor der Motor eingefahren wird, und werden als "selbststartende" Segelflugzeuge bezeichnet. Ein weiterer Typ ist der selbststartende "Reisemotorsegler", bei dem der Pilot den Motor während des Fluges ein- und ausschalten kann, ohne den Propeller einzuziehen. ⓘ

Geschichte

HAWA Vampyr 1921 ⓘ

Sir George Cayleys Segelflugzeuge erreichten ab etwa 1849 kurze Hüpfer auf den Flügeln. In den 1890er Jahren baute Otto Lilienthal Segelflugzeuge mit Gewichtsverlagerung zur Steuerung. In den frühen 1900er Jahren bauten die Gebrüder Wright Segelflugzeuge mit beweglichen Flächen zur Steuerung. Im Jahr 1903 fügten sie erfolgreich einen Motor hinzu. ⓘ

Nach dem Ersten Weltkrieg wurden in Deutschland erstmals Segelflugzeuge für sportliche Zwecke gebaut. Die starke Bindung Deutschlands an den Segelflug war zu einem großen Teil darauf zurückzuführen, dass nach dem Ersten Weltkrieg der Bau und das Fliegen von Motorflugzeugen in Deutschland verboten war. Daher wandten sich die Flugzeugenthusiasten des Landes häufig dem Segelflug zu und wurden von der deutschen Regierung aktiv gefördert, vor allem an für den Segelflug geeigneten Flugplätzen wie der Wasserkuppe. Die sportliche Nutzung von Segelflugzeugen entwickelte sich in den 1930er Jahren rasch weiter und ist heute ihr Haupteinsatzgebiet. Mit zunehmender Leistungssteigerung wurden Segelflugzeuge auch für Streckenflüge eingesetzt und legen heute bei geeignetem Wetter regelmäßig Hunderte oder gar Tausende von Kilometern an einem Tag zurück. ⓘ

Konstruktion von Segelflugzeugen

Frühe Segelflugzeuge hatten kein Cockpit, sondern der Pilot saß auf einem kleinen Sitz direkt vor der Tragfläche. Diese so genannten "Primärsegler" wurden in der Regel von Berggipfeln aus gestartet, können aber auch kurze Sprünge über den Boden machen, während sie von einem Fahrzeug gezogen werden. Damit Segelflugzeuge effektiver steigen können als Primärsegler, wurde der Luftwiderstand bei der Konstruktion minimiert. Segelflugzeuge haben jetzt sehr glatte, schmale Rümpfe und sehr lange, schmale Flügel mit einer hohen Streckung und Winglets. ⓘ

Abgetakeltes Segelflugzeug in seinem Anhänger für die Lagerung und den Straßentransport ⓘ

Die frühen Segelflugzeuge wurden hauptsächlich aus Holz mit Metallbefestigungen, Streben und Steuerseilen hergestellt. Später wurden Rümpfe aus stoffbespannten Stahlrohren mit Holz- und Stoffflügeln kombiniert, um Leichtigkeit und Stärke zu erreichen. Seitdem wurden neue Materialien wie Kohlefaser, Glasfaser und Kevlar mit Hilfe computergestützter Konstruktionen eingesetzt, um die Leistung zu steigern. Das erste Segelflugzeug, das in großem Umfang Glasfaser verwendete, war die Akaflieg Stuttgart FS-24 Phönix, die 1957 erstmals flog. Dieses Material wird auch heute noch verwendet, da es ein gutes Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht aufweist und eine glatte Oberfläche zur Verringerung des Luftwiderstands bietet. Der Luftwiderstand wurde auch durch aerodynamischere Formen und einziehbare Fahrwerke minimiert. Bei einigen Segelflugzeugen sind an den Hinterkanten der Tragflächen Klappen angebracht, um den Auftrieb und den Luftwiderstand in einem breiten Geschwindigkeitsbereich zu optimieren. ⓘ

Mit jeder neuen Generation von Materialien und mit den Verbesserungen der Aerodynamik hat sich die Leistung von Segelflugzeugen erhöht. Ein Maß für die Leistung ist die Gleitzahl. Eine Gleitzahl von 30:1 bedeutet, dass ein Segelflugzeug in ruhiger Luft 30 Meter vorwärts fliegen kann, während es nur 1 Meter an Höhe verliert. Vergleicht man einige typische Segelflugzeuge, die in der Flotte eines Segelflugvereins zu finden sind - das Grunau Baby aus den 1930er Jahren hatte eine Gleitzahl von nur 17:1, die Glasfaser-Libelle der 1960er Jahre steigerte diese auf 36:1, und moderne 18-Meter-Flugzeuge mit Wölbklappen wie die ASG29 haben eine Gleitzahl von über 50:1. Das größte Segelflugzeug der offenen Klasse, die Eta, hat eine Spannweite von 30,9 Metern und eine Gleitzahl von über 70:1. Vergleichen Sie dies mit dem Gimli Glider, einer Boeing 767, der während des Fluges der Treibstoff ausging und eine Gleitzahl von 12:1 aufwies, oder mit dem Space Shuttle mit einer Gleitzahl von 4,5:1. ⓘ

Einsetzen des linken Flügelholms beim Aufrüsten ⓘ

Ein hoher aerodynamischer Wirkungsgrad ist für gute Segelflugleistungen unerlässlich, weshalb Segelflugzeuge oft aerodynamische Merkmale aufweisen, die bei anderen Flugzeugen nur selten zu finden sind. Die Flügel eines modernen Rennsegelflugzeugs werden am Computer entworfen, um ein widerstandsarmes, laminares Strömungsprofil zu erzeugen. Nachdem die Oberflächen der Tragflächen in einer Form mit großer Genauigkeit geformt wurden, werden sie anschließend hochglanzpoliert. Vertikale Winglets an den Enden der Flügel verringern den Luftwiderstand und verbessern so die Effizienz des Flügels. An den Quer-, Seiten- und Höhenrudern werden spezielle aerodynamische Dichtungen verwendet, um die Luftströmung durch die Ruderspalte zu verhindern. Turbulatorvorrichtungen in Form eines Zick-Zack-Bandes oder mehrerer Blaslöcher, die in einer Spannweitenlinie entlang des Flügels angeordnet sind, werden verwendet, um laminare Luftströmung an einer gewünschten Stelle des Flügels in turbulente Strömung umzuwandeln. Diese Strömungssteuerung verhindert die Bildung von Blasen in der laminaren Strömung und sorgt für einen möglichst geringen Luftwiderstand. Wanzenwischer können installiert werden, um die Flügel während des Fluges abzuwischen und Insekten zu entfernen, die den gleichmäßigen Luftstrom über den Flügel stören. ⓘ

Moderne Wettkampfsegelflugzeuge haben abwerfbaren Wasserballast (in den Flügeln und manchmal im Seitenleitwerk). Das zusätzliche Gewicht, das der Wasserballast mit sich bringt, ist von Vorteil, wenn ein starker Auftrieb zu erwarten ist, und kann auch dazu verwendet werden, den Schwerpunkt des Segelflugzeugs zu verlagern. Die Verlagerung des Schwerpunkts nach hinten durch die Mitnahme von Wasser im Seitenleitwerk verringert die erforderliche Abwärtskraft des Höhenleitwerks und den daraus resultierenden Widerstand. Obwohl schwerere Segelflugzeuge beim Steigen in aufsteigender Luft einen leichten Nachteil haben, erreichen sie bei einem gegebenen Gleitwinkel eine höhere Geschwindigkeit. Dies ist ein Vorteil bei starken Bedingungen, wenn die Flugzeuge nur eine geringe Zeit in der Thermik steigen. Der Pilot kann den Wasserballast abwerfen, bevor er bei schwächerer Thermik zum Nachteil wird. Ein weiterer Zweck des Wasserballasts ist die Dämpfung von Luftturbulenzen, wie sie beim Kammsegeln auftreten können. Um eine übermäßige Belastung der Flugzeugzelle zu vermeiden, müssen Segelflugzeuge den Wasserballast vor der Landung abwerfen. ⓘ

Die meisten Segelflugzeuge werden in Europa gebaut und sind nach der EASA-Zertifizierungsspezifikation CS-22 (früher Joint Aviation Requirements-22) konstruiert. Darin sind Mindeststandards für die Sicherheit in Bezug auf eine Vielzahl von Merkmalen wie Steuerbarkeit und Festigkeit festgelegt. Beispielsweise müssen Segelflugzeuge über Konstruktionsmerkmale verfügen, die die Möglichkeit eines fehlerhaften Zusammenbaus minimieren (Segelflugzeuge werden häufig in zerlegter Konfiguration verstaut, wobei zumindest die Tragflächen abgenommen werden). Dies wird in der Regel durch eine automatische Verbindung der Steuerelemente beim Aufrüsten erreicht. ⓘ

Doppelter Flugzeugschlepp ⓘ

Windenstart des Segelflugzeugs ASK 13 ⓘ

Segelflugzeug-Winde auf dem Flugplatz Degerfeld ⓘ

Start und Flug

Die beiden gängigsten Methoden für den Start von Segelflugzeugen sind der Flugzeugschlepp und der Windenstart. Beim Flugzeugschlepp wird das Segelflugzeug mit einem etwa 60 Meter langen Seil hinter einem Motorflugzeug hergezogen. Der Pilot lässt das Seil los, wenn er die gewünschte Höhe erreicht hat. In Notfällen kann das Seil aber auch vom Schleppflugzeug gelöst werden. Beim Windenstart wird ein leistungsstarker stationärer Motor verwendet, der sich am Boden am anderen Ende des Startplatzes befindet. Das Segelflugzeug wird an einem Ende eines 800-1200 Meter langen Seils befestigt und mit der Winde schnell aufgezogen. Je nach Gegenwind kann das Segelflugzeug mit einem Windenstart etwa 900-3000 Fuß (ca. 300-900 Meter) an Höhe gewinnen. Seltener werden Autos verwendet, um Segelflugzeuge in die Luft zu ziehen, entweder durch direktes Ziehen oder durch den Einsatz einer Umlenkrolle in ähnlicher Weise wie beim Windenstart. An einigen Standorten werden gelegentlich elastische Seile (sogenannte Bungees) verwendet, um Segelflugzeuge von Hängen zu starten, wenn genügend Wind den Hügel hinauf weht. Der Bungee-Start war die vorherrschende Methode für den Start früherer Segelflugzeuge. Einige moderne Segelflugzeuge können sich mit Hilfe von Einziehmotoren und/oder Propellern selbst starten, die auch zur Aufrechterhaltung des Fluges in der Luft verwendet werden können (siehe Motorsegler). ⓘ

Nach dem Start versuchen die Segelflugzeuge, mithilfe von Thermik, Kammauftrieb, Leewellen oder Konvergenzzonen an Höhe zu gewinnen und können stundenlang in der Luft bleiben. Dies wird als "Soaring" bezeichnet. Wenn sie oft genug Auftrieb finden, fliegen erfahrene Piloten über Land, oft auf vorher festgelegten Strecken von Hunderten von Kilometern, normalerweise zurück zum ursprünglichen Startplatz. Streckenflug und Kunstflug sind die beiden Formen des wettbewerbsorientierten Segelflugs. Informationen zu den Kräften im Segelflug finden Sie unter Verhältnis zwischen Auftrieb und Widerstand. ⓘ

Steuerung des Gleitwinkels

Um ein Segelflugzeug landen zu können, müssen die Piloten eine Form der Kontrolle über den Gleithang haben. Bei Motorflugzeugen geschieht dies durch Reduzierung des Motorschubs. Bei Segelflugzeugen werden andere Methoden angewandt, um entweder den vom Flügel erzeugten Auftrieb zu verringern oder den Luftwiderstand des gesamten Flugzeugs zu erhöhen, oder beides. Die Gleitzahl ist die Strecke, die pro verlorener Höheneinheit zurückgelegt wird. Bei einem gleichmäßigen Gleitflug mit waagerechten Flügeln und ohne Wind ist die Gleitzahl gleich dem Verhältnis zwischen Auftrieb und Widerstand (L/D) des Segelflugzeugs, auch "L-over-D" genannt. Eine Verringerung des Auftriebs an den Flügeln und/oder eine Erhöhung des Luftwiderstands verringert das L/D-Verhältnis, so dass das Segelflugzeug in einem steileren Winkel absteigen kann, ohne dass die Fluggeschwindigkeit zunimmt. Wenn man die Nase nach unten richtet, wird lediglich die Höhe in eine höhere Fluggeschwindigkeit umgewandelt, wobei die Gesamtenergie anfangs nur minimal reduziert wird. Segelflugzeuge erzeugen aufgrund ihrer langen, niedrigen Flügel einen hohen Bodeneffekt, der den Gleitwinkel erheblich vergrößern kann und es schwierig macht, das Flugzeug in kurzer Zeit zur Erde zu bringen.

Sideslipping

Ein Gleitflug erfolgt durch Kreuzen der Ruder (z. B. Seitenruder nach rechts und Querruder nach links), so dass das Flugzeug nicht mehr in der Luftströmung fliegt. Dadurch wird eine Seite des Rumpfes der Luftströmung ausgesetzt, was den Luftwiderstand deutlich erhöht. Frühe Segelflugzeuge nutzten das Slippen in erster Linie zur Steuerung der Gleitzone.

Spoiler

Spoiler sind bewegliche Steuerflächen an der Oberseite des Flügels, die sich in der Regel in der Mitte der Sehne oder in der Nähe des Holms befinden und in den Luftstrom hineinragen, um den Auftrieb aus dem Flügelbereich hinter dem Spoiler zu eliminieren (zu verderben), wodurch die Verteilung des Auftriebs in Spannweitenrichtung gestört und der durch den Auftrieb verursachte Widerstand erhöht wird. Spoiler erhöhen den Luftwiderstand erheblich.

Luftbremsen

Luftbremsen, auch Sturzflugbremsen genannt, sind Vorrichtungen, deren Hauptzweck die Erhöhung des Luftwiderstands ist. Bei Segelflugzeugen wirken die Spoiler als Bremsklappen. Sie befinden sich auf der Oberseite des Flügels und auch unter dem Flügel. Wenn die oberen Bremsen leicht geöffnet sind, vermindern sie den Auftrieb, aber wenn sie vollständig geöffnet sind, bieten sie eine große Fläche und können so einen erheblichen Widerstand erzeugen. Einige Segelflugzeuge verfügen über Endgeschwindigkeits-Sturzflugbremsen, die genug Luftwiderstand erzeugen, um die Geschwindigkeit unter der zulässigen Höchstgeschwindigkeit zu halten, selbst wenn das Flugzeug gerade nach unten zeigt. Diese Fähigkeit wird als sicherere Möglichkeit angesehen, ohne Instrumente durch Wolken abzusteigen, als die einzige Alternative, nämlich ein absichtliches Trudeln.

Klappen

Wölbklappen sind bewegliche Flächen an der Hinterkante des Flügels, innerhalb der Querruder. Der Hauptzweck von Wölbklappen besteht darin, die Wölbung des Flügels zu vergrößern und so den maximalen Auftriebsbeiwert zu erhöhen und die Überziehgeschwindigkeit zu verringern. Einige Segelflugzeuge mit Wölbklappen haben auch negative Wölbklappen, die die Hinterkante des Flügels ein wenig nach oben ablenken können. Dieses Merkmal ist bei einigen Wettbewerbsseglern vorhanden, um das auf den Flügel wirkende Nickmoment zu verringern und so die Abwärtskraft zu reduzieren, die vom Höhenleitwerk aufgebracht werden muss; dies verringert den induzierten Widerstand, der auf das Höhenleitwerk wirkt. Bei einigen Flugzeugtypen sind Wölbklappen und Querruder miteinander verbunden, die so genannten Flaperons". Die gleichzeitige Bewegung der Klappen und Querruder ermöglicht eine höhere Rollgeschwindigkeit.

Fallschirm

Einige Hochleistungssegelflugzeuge aus den 1960er und 1970er Jahren waren so konstruiert, dass sie einen kleinen Fallschirm mitführen konnten, weil ihre Bremsklappen nicht besonders effektiv waren. Dieser Fallschirm wurde während des Fluges in der Heckspitze des Flugzeugs verstaut. Der Fallschirm erhöht den Luftwiderstand erheblich, hat aber einen entscheidenden Nachteil gegenüber den anderen Methoden zur Steuerung der Gleitzone. Der Grund dafür ist, dass ein Fallschirm dem Piloten nicht die Möglichkeit gibt, die Gleitzahl fein einzustellen. Daher muss der Pilot den Fallschirm unter Umständen ganz abwerfen, wenn das Flugzeug den gewünschten Landeplatz nicht erreicht. ⓘ

Landung

Frühe Segelflugzeuge benutzten Kufen für die Landung, aber moderne Modelle landen im Allgemeinen auf Rädern. Einige der frühesten Segelflugzeuge benutzten zum Starten einen Rollwagen mit Rädern, der beim Abheben abgeworfen wurde, so dass nur die Kufe für die Landung übrig blieb. Ein Segelflugzeug kann so konstruiert sein, dass der Schwerpunkt hinter dem Hauptrad liegt, so dass das Flugzeug mit der Nase nach oben auf dem Boden aufliegt. Bei anderen Konstruktionen kann der Schwerpunkt vor dem Hauptrad liegen, so dass die Nase beim Anhalten auf einem Bugrad oder einer Kufe ruht. Kufen werden heute hauptsächlich nur noch bei Schulflugzeugen wie dem Schweizer SGS 2-33 verwendet. Kufen sind etwa 100 mm breit und 900 mm lang und verlaufen von der Nase bis zum Hauptrad. Kufen helfen beim Abbremsen nach der Landung, indem sie dem Piloten erlauben, den Steuerknüppel nach vorne zu drücken, wodurch Reibung zwischen der Kufe und dem Boden entsteht. Die Flügelspitzen haben ebenfalls kleine Kufen oder Räder, um die Flügelspitzen vor Bodenkontakt zu schützen. ⓘ

Bei den meisten Hochleistungssegelflugzeugen kann das Fahrwerk zur Verringerung des Luftwiderstands während des Flugs angehoben und zur Landung abgesenkt werden. Für das Anhalten am Boden sind Radbremsen vorgesehen. Diese können durch vollständiges Ausfahren der Spoiler/Flugbremsen oder durch eine separate Steuerung aktiviert werden. Obwohl nur ein einziges Hauptrad vorhanden ist, kann der Flügel des Flugzeugs mit Hilfe der Flugsteuerung in der Waage gehalten werden, bis er fast stillsteht. ⓘ

Normalerweise landen die Piloten wieder auf dem Flugplatz, von dem sie gestartet sind, aber eine Landung ist auf jedem flachen Feld von etwa 250 Metern Länge möglich. Wenn es die Umstände erlauben, fliegt ein Segelflugzeug zur Vorbereitung der Landung idealerweise ein Standardmuster oder einen Rundkurs, der in der Regel in einer Höhe von 300 Metern (1.000 Fuß) beginnt. Die Höhe wird dann mit Hilfe von Steuergeräten für den Gleitwinkel so angepasst, dass die Landung am gewünschten Punkt erfolgt. Das ideale Landemuster positioniert das Flugzeug im Endanflug so, dass ein Ausfahren von 30-60% der Spoiler/Sprungbremsen/Klappen das Flugzeug zum gewünschten Aufsetzpunkt bringt. Auf diese Weise hat der Pilot die Möglichkeit, die Störklappen/Flugbremsen zu öffnen oder zu schließen, um den Sinkflug zu verlängern oder steiler zu machen, um den Aufsetzpunkt zu erreichen. Dies gibt dem Piloten einen großen Sicherheitsspielraum, falls unerwartete Ereignisse eintreten. Wenn diese Kontrollvorrichtungen nicht ausreichen, kann der Pilot Manöver wie z. B. einen Vorwärtsslip durchführen, um den Abstieg noch steiler zu machen. ⓘ

Hilfstriebwerke

Die meisten Segelflugzeuge benötigen zum Starten Hilfe, einige haben jedoch einen Motor, der stark genug ist, um ohne Hilfe zu starten. Darüber hinaus haben viele neue Segelflugzeuge einen Motor, der das Flugzeug zwar in der Luft hält, aber nicht stark genug ist, um es zu starten. Im Vergleich zu Selbststartern haben diese Motoren mit geringerer Leistung Vorteile in Bezug auf Gewicht, geringere Kosten und Pilotenlizenz. Bei den Motoren kann es sich um Elektro-, Strahl- oder Zweitakt-Benzinmotoren handeln. ⓘ

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  Segelflugzeug mit Propeller des vorderen elektrischen Triebwerks.

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  Einige Modelle wie dieser HPH Shark sind mit kleinen Einzieh-Turbotriebwerken ausgestattet.

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  Einziehbares Turbo-Zweitakt-Trägermotor

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  Turbotriebwerk einfahrbar 1

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  Turbotriebwerk einziehbar 2

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  Turbotriebwerk einfahrbar 3 ⓘ

Instrumentierung und andere technische Hilfsmittel

Instrumentenbrett für ein Segelflugzeug. Klicken Sie auf das Bild, um eine detaillierte Beschreibung zu sehen (Schempp-Hirth Ventus 3) ⓘ

Segelflugzeuge in Kontinentaleuropa verwenden metrische Einheiten, wie km/h für die Fluggeschwindigkeit und m/s für Auftrieb und Sinken. In den USA, Großbritannien, Australien und einigen anderen Ländern verwenden Segelflugzeuge Knoten und ft/min, wie sie in der kommerziellen Luftfahrt weltweit üblich sind. ⓘ

Zusätzlich zu Höhenmesser, Kompass und Fahrtmesser sind Segelflugzeuge oft mit einem Variometer und einem Flugfunkgerät (Transceiver) ausgestattet, die in einigen Ländern vorgeschrieben sein können. Ein Transponder kann installiert werden, um die Fluglotsen zu unterstützen, wenn das Segelflugzeug verkehrsreiche oder kontrollierte Lufträume durchquert. Dies kann durch ADS-B ergänzt werden. Ohne diese Geräte kann der Zugang zu einigen Lufträumen in einigen Ländern zunehmend eingeschränkt werden. In Ländern, in denen das Fliegen in Wolken erlaubt ist, werden bei Null-Sicht ein künstlicher Horizont oder ein Wende- und Gleitwinkelanzeiger verwendet. Zunehmend werden auch Antikollisionswarnsysteme wie FLARM eingesetzt, die in einigen europäischen Ländern sogar vorgeschrieben sind. Ein ELT (Emergency Position-Indicating Radio Beacon) kann ebenfalls in das Segelflugzeug eingebaut werden, um die Such- und Rettungszeit im Falle eines Unfalls zu verkürzen. ⓘ

Mehr als in anderen Flugsportarten sind Segelflugzeugpiloten auf das Variometer angewiesen, einen sehr empfindlichen vertikalen Geschwindigkeitsmesser, um die Steig- oder Sinkgeschwindigkeit des Flugzeugs zu messen. Dies ermöglicht es dem Piloten, winzige Veränderungen zu erkennen, die entstehen, wenn das Segelflugzeug in steigende oder sinkende Luftmassen eintritt. Meistens werden elektronische Varios in ein Segelflugzeug eingebaut, aber auch mechanische Varios werden oft als Reserve eingebaut. Die elektronischen Variometer erzeugen ein moduliertes Geräusch mit unterschiedlicher Amplitude und Frequenz in Abhängigkeit von der Stärke des Auf- oder Absinkens, so dass sich der Pilot auf die Zentrierung des Aufwinds, die Beobachtung des übrigen Verkehrs, die Navigation und die Wetterbedingungen konzentrieren kann. Aufsteigende Luft wird dem Piloten durch einen ansteigenden Ton angekündigt, dessen Tonhöhe mit zunehmendem Auftrieb steigt. Umgekehrt wird abfallende Luft mit einem abfallenden Ton angekündigt, der den Piloten auffordert, den Sinkbereich so schnell wie möglich zu verlassen. (Weitere Informationen finden Sie im Artikel Variometer). ⓘ

Variometer sind manchmal mit mechanischen oder elektronischen Vorrichtungen ausgestattet, die die optimale Fluggeschwindigkeit für bestimmte Bedingungen anzeigen. Die MacCready-Einstellung kann elektronisch eingegeben oder mit einem Ring um das Zifferblatt eingestellt werden. Diese Geräte beruhen auf der mathematischen Theorie, die Paul MacCready zugeschrieben wird, obwohl sie erstmals 1938 von Wolfgang Späte beschrieben wurde. Die MacCready-Theorie löst das Problem, wie schnell ein Pilot zwischen zwei Aufwinden fliegen sollte, wenn er sowohl den durchschnittlichen Auftrieb, den er im nächsten Aufwind erwartet, als auch den Betrag des Auftriebs oder Sinkens im Reiseflug berücksichtigt. Elektronische Variometer führen die gleichen Berechnungen automatisch durch, nachdem sie Faktoren wie die theoretische Leistung des Segelflugzeugs, Wasserballast, Gegen-/Rückenwind und Insekten an den Vorderkanten der Flügel berücksichtigt haben. ⓘ

Segelflugcomputer, auf denen spezielle Segelflug-Software läuft, wurden für den Einsatz in Segelflugzeugen entwickelt. Durch den Einsatz von GPS-Technologie in Verbindung mit einem barometrischen Gerät können diese Geräte:

• die Position des Segelflugzeugs in 3 Dimensionen durch eine bewegliche Kartenanzeige anzeigen
• den Piloten auf Luftraumbeschränkungen in der Nähe aufmerksam machen
• die Position auf der Strecke, die verbleibende Entfernung und die Kursrichtung anzeigen
• Flughäfen innerhalb der theoretischen Segelflugdistanz anzeigen
• die Windrichtung und -geschwindigkeit in der aktuellen Höhe bestimmen
• Anzeige historischer Auftriebsinformationen
• Erstellung eines GPS-Logs des Fluges als Nachweis für Wettbewerbe und Segelflugabzeichen
• Informationen zum "Endanflug" (d.h. ob das Flugzeug das Ziel ohne zusätzlichen Auftrieb erreichen kann).
• Geben Sie die beste Fluggeschwindigkeit unter den aktuellen Bedingungen an. ⓘ

Nach dem Flug können die GPS-Daten mit Hilfe von Computersoftware zur Analyse und zur Verfolgung der Spur eines oder mehrerer Segelflugzeuge vor dem Hintergrund einer Karte, eines Luftbildes oder des Luftraums wiedergegeben werden. ⓘ

Swift S-1 des UK Swift Aerobatic Display Team in Kemble 2009 ⓘ

Alle Segelflugzeuge müssen als Mindestinstrumentierung mit Höhenmesser und Fahrtmesser ausgerüstet sein. Fast ausnahmslos sind außerdem ein Variometer zur Bestimmung der vertikalen Geschwindigkeit und ein Haubenfaden zum Erfliegen von koordinierten Kurven zu finden. ⓘ

Weitere übliche Instrumente sind elektronische Variometer, Navigationsgeräte (GPS), Kompass, Libelle. ⓘ

Mit der Verwendung eines akustischen Variometers und des Haubenfadens ist es nicht notwendig, auf das Instrumentenbrett zu schauen, was eine bessere Luftraumbeobachtung ermöglicht. Die Geschwindigkeit wird hierbei anhand des Horizontabstandes (Höhe der Flugzeugnase unter dem Horizont) und des Fahrtgeräusches gesteuert. ⓘ

Markierungen

Damit Beobachter am Boden Segelflugzeuge im Flug oder bei Segelflugwettbewerben identifizieren können, werden Kennzeichen ("Insignien" oder "Wettbewerbsnummern" oder "Wettbewerbs-ID") in großen Buchstaben auf der Unterseite eines einzelnen Flügels sowie auf der Seitenflosse und dem Seitenruder angebracht. Die Kennzeichen werden von Segelflugverbänden wie der US Soaring Society of America vergeben und haben nichts mit nationalen Zulassungen zu tun, die von Einrichtungen wie der US Federal Aviation Administration vergeben werden. Die Notwendigkeit einer visuellen Kennzeichnung ist durch die GPS-Positionsaufzeichnung teilweise verdrängt worden. Abzeichen sind in zweierlei Hinsicht nützlich: Erstens werden sie im Funkverkehr zwischen Segelflugzeugen verwendet, da die Piloten ihre Wettbewerbsnummer als Rufzeichen verwenden. Zweitens kann man die Wettbewerbs-ID eines Segelflugzeugs leicht erkennen, wenn man in unmittelbarer Nähe zueinander fliegt, um sie vor möglichen Gefahren zu warnen. Wenn sich zum Beispiel mehrere Segelflugzeuge in der Thermik versammeln (so genannte "Gaggles"), kann ein Pilot melden: "Six-Seven-Romeo, ich bin direkt unter dir". ⓘ

Glasfasergleiter werden immer weiß gestrichen, um ihre Hauttemperatur im Sonnenlicht zu minimieren. Glasfaserharz verliert an Festigkeit, wenn seine Temperatur in den Bereich ansteigt, der an einem heißen Tag in der direkten Sonne erreicht werden kann. Farbe wird nicht verwendet, mit Ausnahme einiger kleiner heller Flecken an den Flügelspitzen; diese Flecken (typischerweise orange oder rot) verbessern die Sichtbarkeit des Flugzeugs für die Piloten während des Flugs. Solche Aufnäher sind in Frankreich für die Bergfliegerei vorgeschrieben. Segelflugzeuge aus Aluminium oder Holz, die nicht aus Glasfasern bestehen, sind bei höheren Temperaturen nicht so anfällig und haben oft einen sehr hellen Anstrich. ⓘ

Vergleich zwischen verschiedenen Typen von Segelflugzeugen

Manchmal wird zwischen Segelflugzeugen, Hängegleitern und Gleitschirmen unterschieden. Vor allem Gleitschirme und Hängegleiter werden beide mit dem Fuß gestartet. Die Hauptunterschiede zwischen den beiden Typen sind:

	Gleitschirme	Hängegleiter	Segelflugzeuge/Segelflugzeuge ⓘ
Fahrwerk	die Beine des Piloten werden zum Starten und Landen benutzt	die Beine des Piloten werden zum Starten und Landen benutzt	Das Flugzeug startet und landet mit einem Radfahrwerk oder Kufen
Flügelstruktur	völlig flexibel, wobei die Form nur durch den Druck der Luft, die während des Fluges in und über den Flügel strömt, und die Spannung der Leinen aufrechterhalten wird	im Allgemeinen flexibel, aber auf einem starren Rahmen gestützt, der seine Form bestimmt (es gibt auch Hängegleiter mit starren Flügeln)	starre Flügeloberfläche, die die Flügelstruktur vollständig umschließt
Position des Piloten	sitzend in einem Gurtzeug	in der Regel liegend in einem kokonartigen Gurtzeug, das an der Tragfläche aufgehängt ist; sitzend und liegend sind ebenfalls möglich	sitzend in einem Sitz mit einem Gurtzeug, umgeben von einer crashsicheren Struktur
Geschwindigkeitsbereich (Überziehgeschwindigkeit - Höchstgeschwindigkeit)	am langsamsten - typischerweise 25 bis 60km/h für Freizeitsegelflugzeuge (über 50km/h erfordert die Verwendung eines Beschleunigers), daher leichter zu starten und bei leichtem Wind zu fliegen; geringste Winddurchdringung; Pitch-Variation kann mit den Kontrollen erreicht werden	schneller als Gleitschirme, langsamer als Segelflugzeuge/Segelflugzeuge	Höchstgeschwindigkeit bis ca. 280 km/h (170 mph); Überziehgeschwindigkeit typischerweise 65 km/h (40 mph); kann in windigeren, turbulenten Bedingungen fliegen und schlechtes Wetter überholen; gutes Eindringen in Gegenwind
Maximale Gleitzahl	etwa 10, relativ schlechte Gleiteigenschaften erschweren Langstreckenflüge; aktueller (Stand: Mai 2017) Weltrekord liegt bei 564 Kilometern	etwa 17, mit bis zu 20 bei starren Flügeln	Segelflugzeuge der offenen Klasse - typischerweise etwa 60:1, aber bei den häufigeren Flugzeugen mit 15-18 Metern Spannweite liegen die Gleitzahlen zwischen 38:1 und 52:1; die hohe Gleitleistung ermöglicht Langstreckenflüge, wobei der aktuelle Rekord bei 3.000 Kilometern liegt (Stand: November 2010)
Kurvenradius	engster Kurvenradius	etwas größerer Kurvenradius als bei Gleitschirmen, größer als bei Seglern/Segelflugzeugen	weitester Kurvenradius, aber immer noch die Möglichkeit, in der Thermik eng zu kreisen
Landung	kleinster Platzbedarf zum Landen, bietet mehr Landemöglichkeiten bei Streckenflügen; lässt sich auch am einfachsten zusammenpacken und wie eine Tasche zur nächsten Straße tragen	15 m bis 60 m lange ebene Fläche erforderlich; kann von einer Person abgebaut und zur nächsten Straße getragen werden	Landungen können auf einem Feld von ~250 m Länge durchgeführt werden. Die Bergung aus der Luft kann möglich sein, aber wenn nicht, ist ein spezieller Anhänger für die Bergung auf der Straße erforderlich. Einige Segelflugzeuge haben Motoren, die eine Außenlandung überflüssig machen, wenn sie rechtzeitig gestartet werden.
Lernen	am einfachsten und schnellsten zu erlernen	der Unterricht findet in ein- und zweisitzigen Hängegleitern statt	der Unterricht erfolgt in einem zweisitzigen Segelflugzeug mit Doppelsteuerung
Bequemlichkeit	kleineres Packmaß (leichter zu transportieren und zu lagern)	umständlicher zu transportieren und zu lagern; längeres Auf- und Abrüsten; oft auf dem Autodach transportiert	oft in speziell angefertigten Anhängern von etwa 9 m Länge gelagert und transportiert, von denen aus sie aufgeriggt werden. Obwohl Takelhilfen es einer einzelnen Person ermöglichen, ein Segelflugzeug aufzuriggen, sind in der Regel 2 oder 3 Personen für das Aufriggen erforderlich. Einige häufig verwendete Segelflugzeuge werden bereits aufgeriggt in Hangars gelagert.
Kosten	Neupreis ab 1500 €, billigste, aber kürzeste Lebensdauer (ca. 500 Stunden Flugzeit, je nach Behandlung), aktiver Markt für Gebrauchtflugzeuge		Die Kosten für ein neues Segelflugzeug sind sehr hoch (das Spitzenmodell 18m Turbo mit Instrumenten und Anhänger kostet 200.000 €), aber es hat eine lange Lebensdauer (bis zu mehreren Jahrzehnten), daher gibt es einen aktiven Gebrauchtmarkt; die typischen Kosten liegen zwischen 2.000 € und 145.000 €.

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Wettbewerbsklassen

Segelflugzeuge werden in verschiedene internationale Wettbewerbsklassen eingeteilt:

• FAI-Standard-Klasse (starres Flügelprofil, 15 m Spannweite, variable Flächenbelastung, max. 525 kg Abflugmasse)
• FAI-15-m-Klasse, auch Rennklasse genannt (15 m Spannweite, Profil durch Wölbklappen veränderbar, variable Flächenbelastung, max. 525 kg Abflugmasse)
• FAI-18-m-Klasse, (18 m Spannweite, Profil durch Wölbklappen veränderbar, variable Flächenbelastung, max. 600 kg Abflugmasse)
• Offene Klasse (max. 850 kg Abflugmasse, sonst keine Einschränkungen)
• Doppelsitzerklasse (zweisitzig, maximal 20 m Spannweite)
• World Class (Einheitsflugzeug PZL PW-5)
• Club-Klasse (ältere Flugzeuge, egal welchen Typs, bis zu einem Leistungsindex von 107, konstante Flächenbelastung) ⓘ

Beim Segelfliegen gibt es nationale und internationale Wettbewerbe in den Disziplinen Streckensegelflug und Segelkunstflug. ⓘ

Neben diesen sog. „zentralen Wettbewerben“ (alle Teilnehmer starten vom selben Flugplatz) werden die „dezentralen Wettbewerbe“ immer beliebter. Der in Europa wichtigste Wettbewerb ist der Online-Contest (OLC), bei dem die Teilnehmer ihre standardisierten GPS-Logger-Dateien einreichen und in einer Einzel- sowie einer Vereinswertung gewertet werden. ⓘ

Bei den zentralen Wettbewerben wird die geflogene Strecke und die dabei erreichte Schnittgeschwindigkeit in der Wertung berücksichtigt, während bei den dezentralen Wettbewerben ausschließlich die geflogene Gesamtstrecke zählt. Einen bestimmten Bonus erhält man für die vorhergehende Ansage der geflogenen Strecke und einer Streckenführung, die einem gleichseitigen Dreieck ähnelt. Um die unterschiedlichen Flugzeugtypen innerhalb der Wettbewerbsklassen vergleichbar zu machen, wurde ein Segelflug-Index eingeführt. ⓘ

DG Flugzeugbau DG-1000 in der Doppelsitzerklasse ⓘ

Wichtige Hersteller von Segelflugzeugen

Ein großer Teil der Segelflugzeuge wurde und wird in Deutschland, der Wiege des Segelflugsports, hergestellt. In Deutschland gibt es mehrere Hersteller, aber die drei wichtigsten Unternehmen sind:

• DG Flugzeugbau GmbH
• Schempp-Hirth GmbH
• Alexander Schleicher GmbH & Co.

In Deutschland gibt es auch Stemme und Lange Aviation. In anderen Teilen der Welt gibt es weitere Hersteller wie Jonker Sailplanes in Südafrika, Sportinė Aviacija in Litauen, Allstar PZL in Polen, Let Kunovice und HpH in der Tschechischen Republik und AMS Flight in Slowenien. ⓘ

Abgrenzung

Beim Steigen im Aufwind gewinnt das Segelflugzeug potentielle Energie, die beim anschließenden Gleitflug in Vorwärtsgeschwindigkeit (kinetische Energie) umgewandelt wird. Wenn man nur die Gleitphase betrachtet, kann im Prinzip jedes Flugzeug als Segelflugzeug verwendet werden. Beispielsweise legte im August 2001 ein Airbus A330 mit der Flugnummer TS 236 eine Strecke von 120 km im Gleitflug zurück; weitere Beispiele sind die Notwasserung eines Airbus auf dem Hudson River oder der Gimli Glider. ⓘ

Bei Motorflugzeugen beschränkt sich der Segelflug in der Regel auf einen stabilen Gleitflug. Ausnahmen sind Motorsegler, die durch ihre spezielle Konstruktion auch die Möglichkeit reinen Segelflugs nutzen können. Auch die Raumfähre Space Shuttle landete als Gleitflugzeug. Das private Raumschiff SpaceShipOne war sogar offiziell als „nicht eigenstartfähiges Segelflugzeug mit Hilfsantrieb“ zugelassen. ⓘ

Im engeren Sinne bezeichnet man nur solche Flugzeuge als Segelflugzeuge, die imstande sind, in den normalerweise in der Atmosphäre vorkommenden Aufwinden Höhe zu gewinnen. Dazu muss einerseits die minimale Sinkgeschwindigkeit kleiner sein als die Geschwindigkeit der aufsteigenden Luftmassen; andererseits muss der minimale Kreisflugdurchmesser kleiner als der Durchmesser des Aufwinds sein. ⓘ

Eigenschaften

Hohe Gleitleistung

Hochleistungs-Doppelsitzer vom Typ DG Flugzeugbau DG-1000 ⓘ

Mückenputzer an einem Ventus 2 ⓘ

Segelflugzeuge müssen immer den nächsten Aufwind erreichen können. Dies erfordert ein gutes Verhältnis zwischen im Gleitflug verbrauchter Höhe und zurückgelegter Strecke (Gleitzahl). ⓘ

Moderne Segelflugzeuge haben ein Gleitverhältnis zwischen 1:30 und 1:60, können also bei 1 km Höhenverlust in ruhiger Luft 30 bis 60 km weit fliegen. Die ETA, das derzeit leistungsfähigste in Serie gefertigte Segelflugzeug, hat mit ihrer Spannweite von 30,90 m sogar ein Gleitverhältnis von etwa 1:70. Sie wird nur durch die Concordia übertroffen, einem experimentellen Hochleistungssegler mit einer errechneten Gleitzahl von über 70. ⓘ

Gewicht

Ein geringes Gewicht ist nur sekundäres Merkmal: Zwar ermöglicht eine geringe Flächenbelastung (also der Quotient aus Masse und Flügelfläche) ein geringes Eigensinken und damit ein besseres Steigen in der Thermik, jedoch verringert sich die Fluggeschwindigkeit des optimalen Gleitens durch die geringere potentielle Energie. Das führt dazu, dass ein leichtes Segelflugzeug im hohen Geschwindigkeitsbereich (ab etwa 130 km/h) schneller an Höhe verliert als ein baugleiches Muster, welches schwerer ist. Hohe Flächenbelastung resultiert in schnellerem Geradeausflug – bei guter Thermik. Dafür ist das Eigensinken geringfügig größer. Der damit verbundene Nachteil des schlechten Steigens im Kreisflug ist bei guter Thermik jedoch vernachlässigbar. ⓘ

Segelflugzeuge ab Standardklasse aufwärts verfügen zur Gewichtssteigerung heutzutage normalerweise über Wassertanks (typische Kapazität ist 160 l, realisiert aber bis zu 300 l im Nimbus 4), um die Flugzeugmasse zu vergrößern. Die Geschwindigkeit des besten Gleitens kann sich bei Wasserballast erheblich vergrößern. Das Wasser wird dazu vor dem Flug eingefüllt und kann bei nachlassender Thermik am Abend abgelassen werden. Jedoch muss es vor der Landung abgelassen werden, damit einerseits die Landung „kurz“ wird (große Masse bedeutet große Trägheit beim Verzögern) und andererseits die Flugzeugstruktur beim Aufsetzen und die Bremsen beim Abbremsen nicht unnötig belastet werden. ⓘ

Wendigkeit

Schleicher K 8 D-9035 ⓘ

Eine hohe Wendigkeit ist nötig, da die Thermik eng begrenzt sein kann (vor allem beim Kreisen unterhalb 400 m über Grund und starken Turbulenzen). Je geringer der Kreisdurchmesser, desto effektiver kann die Thermik genutzt werden. Moderne Segelflugzeuge sind so konstruiert, dass sie in einem Geschwindigkeitsbereich von etwa 80 bis 280 km/h stabil und sicher fliegen. Segelflugzeuge in Gemischtbauweise (Oldtimer) mit niedriger Flächenbelastung sind hier modernen Hochleistungssegelflugzeugen mitunter sogar überlegen, da sie durch die niedrige Kurvenfluggeschwindigkeit weitaus enger kreisen können. Eine Ka 8 kann man mit 75 km/h sicher kreisen, wogegen eine ASH 25 mit Wasserballast um die 110 km/h benötigt, um noch sauber zu kreisen. Damit ergibt sich ein Durchmesser von 75 m gegenüber fast 200 m. ⓘ

Festigkeit

Da hohe Geschwindigkeit bei gutem Gleitwinkel nur mit relativ hoher Flächenbelastung möglich ist, wird bei Segelflugzeugen auf stabile Struktur geachtet und auf extremen Leichtbau verzichtet. Aber nicht nur wegen der hohen Belastung im Flug müssen Segelflugzeuge stabil gebaut sein; auch eine Außenlandung, etwa auf Äckern und ungeerntetem Getreide, muss das Flugzeug aushalten und dabei dem Piloten bestmöglichen Schutz bieten. ⓘ

Aus Gründen der Festigkeit und Oberflächengüte werden sowohl die Flügel als auch Rumpf und Leitwerk moderner Segelflugzeuge aus Faser-Kunststoff-Verbunden gefertigt. ⓘ

Moderne Segelflugzeuge können Lastvielfache von mindestens +5,3g und -2,65g aushalten, mit einem Sicherheitsfaktor von 1,5. ⓘ

Zerlegbarkeit

Segelflugzeug in Anhänger zum Transport auf dem Landweg ⓘ

Da es im Falle einer Außenlandung nicht möglich ist, das Flugzeug wieder zu starten, wird es vor Ort „abgerüstet“ und in einem Transportanhänger zu einem Flugplatz gebracht. Dazu sind Segelflugzeuge in der Regel so konstruiert, dass sie sich in wenigen Minuten in wenige transportfähige Teile (meist Tragflächen, Rumpf und Höhenleitwerk) zerlegen lassen. ⓘ

Steuerung

Segelflugzeuge werden ähnlich wie übliche Flugzeuge um drei Achsen mittels Höhenruder, Seitenruder und Querruder gesteuert. Hierbei steuert man mit dem Höhenruder gleichzeitig die Bahnneigung und die Geschwindigkeit. Die Steuerflächen werden direkt und rein mechanisch vom Piloten betätigt, doppelsitzige Segelflugzeuge können immer von beiden Sitzplätzen gesteuert werden. Um den Landeanflug zu erleichtern, haben Segelflugzeuge in der Regel Störklappen, womit der Anflugwinkel gesteuert werden kann. Hochleistungssegelflugzeuge können außerdem Wölbklappen haben, um gute Flugeigenschaften in einem möglichst breiten Geschwindigkeitsbereich zu haben. ⓘ