Im Banne der kinetischen Energie

Dynamischer Segelflug (DS) im «klassischen» Sinn wird unter Modell-Segelfliegern oft und mit Faszination diskutiert. Die Technik ist mittlerweile hinlänglich bekannt [1,2]. DS-Geschwindigkeitsrekorde werden regelmässig überboten und stehen mittlerweile bei ca. 880 km/h [3]. Die Schallmauer kommt also langsam, aber sicher in Reichweite.

Ich durfte selbst schon das prickelnde Gefühl erleben, welches entsteht, wenn man sich getraut, entgegen den angelerten Instinkten mit dem Wind in die stehende oder rotierende Luft des Lees einzufliegen, da das Segelflugzeug zu wenden, um die kinetische Energie (= Geschwindigkeit) wieder gegen den Wind mitzunehmen und ins Feld zu führen, um dieses Spiel ein paar Mal zu wiederholen. Mit jeder Runde erhöht sich so die Geschwindigkeit und nach ein paar Runden erreicht mein aufballastierter F3B RTG Rotmilan so Geschwindigkeiten um 250–300 km/h und bringt mich und sich selbst an unsere jeweiligen fliegerischen und strukturellen Limits. Da ist dann für mich Schluss und so ziehe ich dann Richtung Orbit hoch und verwandle die kinetische Energie in potenzielle (= Höhe), bis sich meine Nerven bei etwas gemütlicherer Akrobatik beruhigt haben und das faszinierende Spiel von Neuem beginnen kann.

Das Prinzip, unter Ausnutzung von Strömungsunterschieden meinem Segelflieger mehr und mehr kinetische Energie, also Geschwindigkeit, zu verschaffen, inspirierte mich zu einer neuen Thermik-Flugtechnik, welche ich auf unserem Flugfeld in den dort bestens bekannten Thermikfeldern (= Standardbärte) entdeckt, erflogen und verfeinert habe. Ich habe so noch nie davon gelesen oder gehört, sondern habe diese Technik eigenständig entwickelt. In diesem Artikel möchte ich sie mit anderen Modell-Segelfliegern teilen und einem grösseren Kreis bekannt machen. Ich nenne sie DTS. (Dynamic Thermal Soaring oder Dynamisch-Thermisches Segelfliegen).

Schauen wir uns einmal einen thermischen Aufwind im Querschnitt an:

Das verwendete Foto stammt aus [4] und zeigt eigentlich eine Abwindschleppe mit Randwirbeln eines Verkehrsflugzeugs. Wenn man aber einen Ausschnitt davon auf den Kopf stellt, kann man die Struktur (Querschnitt) eines thermischen Aufwindes ausgezeichnet visualisieren. Ich habe den gewählten Ausschnitt dazu mit Pfeilen und Kommentaren versehen:

Das Prinzip ist jedem Thermikflieger bekannt: Eine Blase mit warmer, idealerweise auch noch feuchter Luft bildet sich über erwärmtem Boden und löst sich (z.B. an einem Hindernis) ab. Man spricht darum auch von einer Ablösung. Die Blase beginnt aufzusteigen und zieht dabei weitere erwärmte Luft hinter sich her. Ein Schlauch mit warmer, aufsteigender Luft, auch Bart genannt, bildet sich hinter der Blase. Bei feuchter Luft wird beim Aufsteigen zusätzlich Kondensationswärme frei und verstärkt so den thermischen Effekt relativ zur Umgebungsluft.

Um den Aufwindschlauch herum bildet sich ein ringförmiger Rotor, ähnlich einem Zigarettenrauchring, an dessen Aussenseite Abwindfelder entstehen. Ein Foto [5] mit aufsteigendem Rauch des Vulkans Ätna zeigt diesen Effekt von unten.

Auch ein Atompilz ist letztlich nichts anderes als sehr starke Thermik und ist deshalb ebenfalls ähnlich geformt.

Im klassischen Thermikflug nutzt man durch flaches Kreisen zentriert in der Blase, respektive im Bart, die warme Luft, um aufzusteigen. Bei schlechter Zentrierung des Barts beginnt man die seitlichen Abwindfelder des umgebenden Rotors unangenehm zu spüren. Man will diese gewohnheitsmässig eigentlich meiden.

Wie beim dynamischen Segelflug (DS) das eigentlich gefürchtete Lee, so macht man sich beim dynamisch-thermischen Segelfliegen (DTS) aber genau diese Abwinde aussen an den Rotoren zum Freund, indem man mutig und mit einer geeigneten dynamischen Flugstrategie hineinfliegt. Eine zweckmässige Flugtrajektorie sieht dabei wie folgt aus: →

Man vergrössert zuerst die normalen, flachen Thermikkreise im Bart zu Ellipsen. Wenn man dann an den langen Enden dieser Ellipsen die Abwinde des Rotors spürt, legt man dort das Flugzeug auf den Rücken und taucht mitsamt den Abwinden und deren Rückenwind in die Tiefe. Das Flugzeug gewinnt dadurch sehr schnell an Fahrt. Man zieht unten mit entsprechend hohen G-Kräften herum, nimmt die Nase anschliessend ca. 30 bis 45 Grad nach oben und zieht quer durch den Bart mit maximalem Auftrieb im Aufwind (mit gesetzten Flaps) wieder hoch. Auf der anderen Seite wieder oben angelangt, ist aber noch längst nicht alle gewonnene Fahrt abgebaut, wenn es Zeit ist, bereits wieder auf den Rücken zu gehen und mit dem Abwind gegenüber runterzustechen. So gewinnt man mit jeder liegenden Acht zusätzlich an Fahrt, ohne unter dem Strich an Höhe zu verlieren, bis das Pfeifen des Seglers immer lauter wird. Weil jedes Mal noch je eine halbe Rolle geflogen werden muss, wird man nicht die Spitzengeschwindigkeiten wie beim «klassischen» DS erreichen. Trotzdem können auch beim DTS-Pilot und Flugzeug schnell an ihre Grenzen kommen. So wird es dann auch hier Zeit, hochzuziehen und Überfahrt und Stress mit etwas Akrobatik genüsslich wieder abzubauen.

Weil man bei guten Bedingungen und wenig Horizontalwind ja oft länger stehende Bärte hat, kann man danach ggf. auch hier gleich wieder einfliegen und das Spiel von Neuem beginnen.

Snap Flaps (d.h. das Höhenruder wird umgekehrt und gefühlvoll auf Wölbklappen und Querruder gemischt) begünstigen übrigens diese DTS-Flugtechnik sehr.

Es brauchen auch nicht dauernd liegende Achten zu sein. Wenn man den Dreh mal raushat, kann man auch mit anderen situativ-kreativen dynamischen, akrobatischen Trajektorien kinetische Energie ernten und beibehalten. Die allgemeine Flugtaktik dabei: in den Abwinden mutig nachdrücken (investieren, mitgehen), Speed gegen den Wind ausspielen und in den Aufwinden mit gesetzten Flaps ziehen (flaren, ernten). Das Ganze macht so richtig Spass! Es tönt allerdings leichter, als es halt ist, weil man die Thermikbärte, Blasen und Rotoren ja meist nicht direkt sehen kann. Angeschrieben sind sie sowieso nicht. Es hilft, wenn man das in bekannten Verhältnissen (mit Standardbärten) übt. Auch das Beobachten von Vögeln und Wolken sowie ein gutes Telemetrie-Vario helfen beim Ausloten der herrschenden Bedingungen. Wenn die Post dann so richtig abgeht, kann man das Vario aber getrost auch abstellen, es geht dann eh nur noch von Anschlag zu Anschlag.

RTG Rotmilan (aka Batmilan) und Valenta Carbonita «Nasa Thermal Research Plane».

- [1] Wikipedia DS: https://de.wikipedia.org/wiki/Dynamischer_Segelflug
- [2] Vortrag DS: https://www.youtube.com/watch?v=nv7-YM4wno8&t=216s
- [3] Rekord DS: https://www.youtube.com/watch?v=4eFD_Wj6dhk
- [4] Foto Jet Wingtip/Downwash Vortex: https://www.quantamagazine.org/an-unexpected-twist-lights-up-the-secrets-of-turbulence-20200903
- [5] Foto Ätna: http://starship-magazine.org/index.php?page=item&issue=5&pages=100ff

Ich verwendete für das Erfliegen der hier vorgestellten DTS-Trajektorie eine 4-m-Discus von Paritech und einen 5-m-Skywalker XL von Baudis, beides eigenstartfähige Modelle, die dank ihrer Grösse gut sichtbar sind und bei ausreichend Masse genügend Festigkeit für die hohen G-Belastungen haben, welche bei DTS-Flugmanövern entstehen können. Aber auch der eingangs erwähnte F3B Rotmilan von RTG konnte sich dank Hochstart über unserem Platz schon mit dieser DTS-Technik austoben. Bei schwächeren Verhältnissen geht mit gebührend Vorsicht und Gefühl auch ein F5J-Segler, wie z.B. die Carbonita von Valenta.

Ich freue mich bereits wieder auf die Frühjahresthermik, um mich dem DTS-Spass erneut hinzugeben!