Wolkenstrassen

ich war mal wieder fleissig und hab an meinem Wolkenstrassensimulationen weiter programmiert. Als Grundlage für die folgenden Rechnungen diente mein Flug vom 11.12.2014

An diesem Tag war ich sehr schnell, die Frage ist aber:

Was wäre noch gegangen bzw. wie hätte ich es noch schneller fliegen können ?

Daher die Idee

Auswertung des IGC Files, Bestimmung des Luftmassensteigens und eine anschließende Simulation verschiedener Flugstile.

Zeile aus dem IGC File:

B1310182609234S01718447EA0344403598   'der Rest der Zeile ist der I record

        131018   2609234S  01718447E  A 03444      03598    

        hhmmss   Latitude  Longitude  A AltPress   AltGPS

Im I Record stecken dann noch spezifische Infos, Vario, Engine Noise Level TAS etc.

Es ist nur eine relativ simple Software nötig um aus diesen Daten alles rauszulesen was man wissen muss:

Do

            Line = MyRead.ReadLine

            If Strings.Left(Line, 1) <> "B" Then Continue Do

            I += 1

            Flight(I).FlyDate = New Date(MyYear, MyMonth, MyDay, CInt(Strings.Mid(Line, 2, 2)), CInt(Strings.Mid(Line, 4, 2)), CInt(Strings.Mid(Line, 6, 2)))

            Flight(I).FlyAlt = Val(Mid(Line, 26, 5))

            Flight(I).FlyLat = Val(Mid(Line, 8, 2)) + Val(Mid(Line, 10, 2)) / 60 + Val(Mid(Line, 12, 3)) / 1000 / 60

            Flight(I).FlyLong = Val(Mid(Line, 16, 3)) + Val(Mid(Line, 19, 2)) / 60 + Val(Mid(Line, 21, 3)) / 1000 / 60

            Flight(I).FlyTAS = Val(Mid(Line, 47, 5)) / 100

            Flight(I).FlyVAT = Val(Mid(Line, 55, 5)) / 100

        Loop Until Flight(I).FlyDate >= EndDate

 

Das Luftmassensteigen ist natürlich nicht einfach nur die Höhendifferenz zwischen 2 Loggerpunkten, sondern ich muss der Reihe nach folgende Berechnungen durchführen:

• Berechnung Luftdichte für die aktuelle Flughöhe

• Korrektur der Polare um den mitgeführten Ballast und die berechnete Höhe

• Berechnung der kompensierten Varioanzeige unter Berücksichtigung der   Knüppelthermik durch dh=(v1*v1 – v2*v2)/(2*g)

 

Nun erhalte ich die Luftmassen, die ich in obiger Graphik aufgetragen habe. Die X-Achse ist dabei der Weg (km) entlang meiner Flugstrecke inkl. Umwege.

Zusätzlich kann ich jetzt die Kompensation und Qualität meines Varios checken, denn im IGC File findet man auch die Werte des kompensierten Varios (grün).

Die Rote Kurve ist dagegen die theoretische kompensierte Vario-Anzeige die wie beschrieben aus den anderen Messdaten gewonnen wurde. Sieht nicht so schlecht aus !

 

 

Oben noch das Höhenprofil dieser Flugstrecke die ich der Einfachkeit halber kurbelfrei ausgewählt habe. Tatsächlich konnte man hier 170km ohne kurbeln fliegen und auch für den ganzen Schenkel benötigte man nur einen Bart.

Unten noch meine True Airspeed aus dem IGC. Indicated ist natürlich deutlich niedriger.

250km/h in 4500m sind am Fahrtmesser 191km/h !

Durchschnitt waren 205km/h (am Fahrtmesser nur 156km/h)

 

1) Konstante Vorfluggeschwindigkeit

Das erste was man relativ leicht berechnen kann ist die Antwort auf die Frage, was das Sollfahrtfliegen wie ich es angewendet habe bringt im Vergleich zu einer konstanten Vorfluggeschwindigkeit.

Bei der Berechnung der Endgeschwindigkeit wurde der Zeitgewinn/Verlust durch einen fiktiven 4m Bart zum Ausgleich der Differenzhöhe angenommen

Man sieht, daß mein Vorfliegen ungefähr nach Sollfahrt einen Vorteil gegenüber konstanter Geschwindigkeit aufweist, der aber nicht sonderlich hoch ist (2.5% Vorteil).

Man erkennt gleichzeitig, daß es relativ egal ist ob man 10km/h mehr oder weniger schnell vorfliegt. Das ist ähnlich der bereits besprochenen hohen Toleranz bei fehlerhaften MC Einstellungen.

2.) MC-Fliegen für die beflogene Luftmasse

 

Um die Durchschnittsgeschwindigkeit zu berechnen, wird die gesamte bekannte Luftmasse beflogen, indem für jeden Messpunkt die dem eingestellten MC entsprechende Vorfluggeschwindigkeit berechnet wird. Diese ist wiederum abhängig von der Flughöhe.

Ein erstes Beispiel mit MC=4 ergibt eine Endgeschwindigkeit von 229km/h:

Allerdings sind die Beschleunigungen physikalisch unsinnig, da in diesem einfach Modell davon ausgegangen wird, daß ich an jedem Punkt sofort die richtige Geschwindigkeit anliegen habe.

Daher erfolgt in der nächsten Grafik eine neue Berechnung, bei der eine maximale Beschleunigung von 5km/h pro Sekunde^2 erfolgt. Das sind relativ sanfte Beschleunigungen, wie ich sie auch für sinnvoll halte.

Ergebnis: 212.6km/h bei einem MC von 3.5

Allerdings enthält auch diese Rechnung einen Fehler, den ich nicht vorenthalten will. Auch diese Rechnung geht davon aus, daß man ab dem letzten Gitterpunkt bereits auf den aktuellen Gitterpunkt zubeschleunigt, man also bereits 4s voraus das Steigen etwa abschätzen kann. Diese Annahme mag für sehr gute Segelfliegen und Wolkenkenntnis sogar zutreffen, aber gehen wir in der nächsten Rechnung mal davon aus, daß wir wirklich erst auf das veränderte Vario reagieren.

 

In einem weiteren Versuch wurde die Luftmasse (siehe obige Grafik) gefiltert durch einen moving Average über 12 Sekunden. Das dürfte sich dann eher damit decken, wie man als Segelflieger mit einem gedämpften Vario eine Luftmasse wahrnimmt.

 

Ergebnis: 211 km/h bei einem MC von 3.2

Fazit

Diese Simulation erscheint nun sehr realistisch, da auch die von mir geflogene Geschwindigkeit ziemlich mit der optimalen MC Speed identisch ist. Leichte Geschwindigkeitsnachteile auf meiner Seite sind sicherlich durch Konzentrationsverluste und andere kleine Fehler bedingt.

Es ist sehr wahrscheinlich, daß man durch perfekt vorausschauendes Fliegen ein noch besseres Resultat als die reine Reaktion auf Sollfahrt erzielen kann, mehr als ca. 220km/h waren aber physikalisch nicht möglich.

Ich möchte nochmals betonen, daß es hier NUR um das nachfliegen einer exakt vorgegebenen Linie ging. In Wahrheit kommt es aber in erster Linie aber genau auf die Linienwahl an die einen guten Segelflieger ausmacht !