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Der Artikel Strömungsabriss gehört zur Kategorie: Aerodynamik

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Als Strömungsabriss (englisch: stall) bezeichnet man in der Aerodynamik die Ablösung der Luftströmung von der Oberfläche eines angeströmten Gegenstandes. In der Praxis sind darunter Tragflächen, Steuerungsflächen, Propeller, Rotorblätter oder im Triebwerksbereich auch Verdichterschaufeln gemeint. Dabei kann es sich gleichermaßen um die Ablösung einer laminaren, als auch einer turbulenten Strömung handeln.

Ursachen

Zwei Ursachen sind für den Strömungsabriss verantwortlich:

1. Vergrößerung des Anstellwinkels bis zu dem Wert, bei dem keine Auftriebserhöhung mehr stattfindet, bei dem also der maximale Auftriebsbeiwert Ca max erreicht wird, was bei ca. 16° Anstellwinkel passiert.
2. Erhöhung der Geschwindigkeit an einem Unterschallprofil in den schallnahen Bereich. Dies wird in der Fachsprache als Highspeed Stall bezeichnet.

Auswirkungen

Die Folge ist eine Verringerung des Auftriebs (beim Propeller: des Vortriebs).

Der Pilot eines Starrflüglers kann einen Strömungsabriss gezielt herbeiführen, um bestimmte Manöver durchzuführen (z. B. Landung, Sackflug, Trudeln, Luftkampfmanöver).

Die Auswirkung eines Strömungsabrisses hängt von der Beschaffenheit des Profiles und der Tragflächenkonstruktion ab. Bei Nutz- und Verkehrsflugzeugen wird bei der Konstruktion auf eine gutmütige „Stall-Charakteristik“ geachtet, damit bei unbeabsichtigtem Eintreten in den Stall keine abrupten Auftriebsverluste auftreten.

Ein Stall-Zustand, der meistens zum Absturz führt, ist der sogenannte Deep Stall mit Verlust der Höhenruderwirkung.

Stallgeschwindigkeit

Obwohl das Auftreten eines Strömungsabrisses in erster Linie vom Anstellwinkel abhängt, kann man diesem Winkel in der Praxis eine Geschwindigkeit zuordnen. Je geringer die Geschwindigkeit eines Flugzeuges wird, desto mehr muss der Anstellwinkel erhöht werden, damit das Flugzeug ohne an Höhe zu verlieren geradeaus fliegt. Will man zudem noch ohne Höhenverlust eine Kurve fliegen, muss der Anstellwinkel zusätzlich erhöht werden.

Die Geschwindigkeit, bei der es im Geradeausflug zum Strömungsabriss kommt, nennt man Stallgeschwindigkeit, oder Stall Speed. Fliegt ein Flugzeug schneller als mit der Stallspeed, aber langsamer als mit der vom Hersteller festgelegten Mindestgeschwindigkeit, dann gerät es in den Sackflug. Die Strömung an den Tragflächen ist bereits turbulent, der Auftrieb stark vermindert, das Flugzeug "sackt durch". Die Strömung ist aber noch nicht völlig abgerissen und das Flugzeug bleibt - eingeschränkt - steuerbar.

Abfluggewicht, Schwerpunktlage und Lufttemperatur haben Wirkung auf die Stallgeschwindigkeit. Eisansatz am Boden oder während des Fluges an der Flügelvorderkante (dieser Bereich ist ganz besonders für die Auftriebsentwicklung verantwortlich) kann zu unerwartetem Strömungsabriss führen, da sich die Profilform der betroffenen Trag- oder Steuerungsflächen ändert.

Highspeed Stall

Beim Highspeed Stall kommt es durch die für den schallnahen Geschwindigkeitsbereich typische Ausbildung einer Schockwelle zum Strömungsabriss hinter der Schockwelle. Sofern nicht extrem viel Energie zugeführt wird (zum Beispiel durch einen Sturzflug) beendet sich dieser Zustand von selbst, da die Schockwelle enormen Widerstand erzeugt und sich dadurch die Geschwindigkeit wieder reduziert.

Compressor Stall

Ein Compressor Stall ist ein Strömungsabriss innerhalb eines Strahltriebwerks. Es gibt zwei Typen, der Erste ist eine Explosion in der Brennkammer, wenn der Druck in der Brennkammer nicht aufrechtzuhalten ist. Die zweite Möglichkeit ist ein rotational stall, wenn der Luftstrom rotiert [LINK] und so der Kompressor keine Frischluft in die Turbine leitet, was auch zu einer Explosion [LINK] führt.

Einseitiger Strömungsabriss

Wenn es im Langsamflug durch unterschiedliche Geschwindigkeiten der Tragflächen (Kurvenflug) an der langsameren Tragfläche zu einem einseitigen Strömungsabriss kommt, führt dieser zum Trudeln. Wird das Trudeln dann nicht korrekt ausgeleitet, kann der Flugzustand in den Spiralsturz übergehen.

Gefahren

Bei einem Fluggerät kann ein unbeabsichtigter Strömungsabriss in Bodennähe fatale Folgen haben. Durch den drastisch verminderten Auftrieb und den erhöhten Luftwiderstand fällt es "wie ein Stein" vom Himmel. Viele Flugzeuge verfügen daher über eine Überziehwarnanlage, die dem Pilot einen drohenden Abriss signalisiert.

Bei Drehflüglern (Hubschraubern) kann der Strömungsabriss zu einem plötzlichen Auftriebsverlust am Haupt- oder Heckrotor führen. Der Strömungsabriss entsteht, wenn der Anstellwinkel der Rotorblätter zu groß gewählt ist. Dies kann geschehen wenn die Maschine durch eine zu schwere Last am Transporthaken oder falsche Flugtaktik im Gebirge überlastet wird. Nur geübte Piloten sind im Stande, solche Notfallsituationen zu meistern und den Hubschrauber wieder in eine reguläre Fluglage zu bringen.

Beabsichtigter Strömungsabriss

Der geringe Auftrieb bei abgerissener Strömung wird in manchen Fällen gezielt eingesetzt.

• Bei Hängegleitern und Vögeln erlaubt ein völliger Strömungsabriss kurz vor der Bodenberührung eine stehende Landung.
• Im Gleitschirmsport ist der Strömungsabriss ein Mittel, um im Notfall Leinenüberwürfe und Verhänger zu beseitigen.
• 3D-Kunstflugfiguren werden unter Strömungsabriss geflogen.
• Die Betriebsparameter vor allem kleinerer Windenergieanlagen sind so ausgelegt, dass bei zu hoher Windgeschwindigkeit die Strömung abreißt. Dadurch kann ohne Verstellung der Rotorblätter (Pitchen) die Belastung des Rotors begrenzt werden.

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Diskussion der Autoren über den Artikel: Strömungsabriss

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Sackflug

"Der Pilot eines Starrflüglers kann einen Strömungsabriss gezielt herbeiführen, um bestimmte Manöver durchzuführen (z. B. Sackflug [...]"

Meiner Meinung nach verläuft der Sackflug ohne Strömungsabriß - zwar jenseits des Auftriebsmaximums und bei einem sehr niedrigen Auftriebs-Widerstandsverhältnis, aber ohne ein Zusammenbrechen des Auftriebs durch Strömungsabriß. --HoHun 22:44, 22. Jun 2004 (CEST)

Ich bin kein Aerodynamiker, aber die Strömung reißt m.E. auf dem Flügel bereits recht früh ab, also bevor der Auftrieb tatsächlich total zusammenbricht. Das Ganze ist ein komplexer Prozess, der sicherlich noch erheblich detaillierter ausgeführt werden muss, um ihn genau zu verstehen. Carstenrun 23:29, 22. Jun 2004 (CEST)

Hm, bei einem Delta vielleicht. Der Fieseler Storch konnte aber mit seinem Rechteckflügel im Sackflug landen (d. h. die Sinkrate war sehr niedrig), und ich glaube nicht, daß da ein Strömungsabriß vorlag. --HoHun 01:18, 14. Dez 2004 (CET)

Änderungen Greenx 3.1.2005

Hallo, Greenx! Leider muß ich sagen, daß ich nicht ganz glücklich mit Deinen heutigen Änderungen bin. Ich würde es für das beste halten, den Artikel kurz zur Vorgängerversion zurückzusetzen und dann Deine Punkte - die schon wichtige Punkte berühren und im Fall des transsonischen Auftriebsverlusts auch eine gute Ergänzung darstellen - noch einmal neu einzusortieren. Deine Bemerkungen zum Anstellwinkel und zur Änderung der "stall speeds" zeigen mir, daß wir im Grunde das gleiche Verständnis vom Strömungsabriß haben, so daß es eigentlich eher eine Frage der Didaktik ist, und da würde ich eher von der präzisen Definition ausgehen und dann die unpräzise Praktik zeigen :-)

Ich versuche mal, in einer stichwortartigen Liste aufzuzeigen, was ich meine:

Laminar/turbulent ist nicht das Kriterium für einen Strömungsabriß, ein Flügel kann einen partiellen Strömungsabriß erleiden, bevor der Auftriebskoeffizient sein Maximum erreicht, "stall" ist ein unübersetzter Slang-Begriff, der in diesem Artikel durch den deutschen Fachbegriff ersetzt werden sollte, der englische "highspeed stall" wird häufig synomnym zum "accelerated stall" verwendet und kann also genauso einen Strömungsabriß bei mehr als 1 G bezeichnen, die "stall speeds" sind Faustregeln für die Piloten, die in diesem Artikel höchstens mit der Erklärung, daß sie die Tatsachen grob vereinfachen und einer Erwähnung des Konzepts der angezeigten Fahrt erwähnt werden sollten, der Strömungsabriß ist bei der Landung von Spornrad-Flugzeugen ein wichtiges Element, "fatale Folgen" ist eine ungenauere Formulierung als die zuvor verwendete.

Hm, ich hoffe, Du erkennst meine Perspektive, sonst frag nach, wenn ich zu knapp war :-) Meinst Du, wir finden da eine gemeinsame Lösung? --HoHun 19:39, 3. Jan 2005 (CET)

hallo HoHun. tut mir sehr leid wenn du über was unglücklich bist und es von mir ausgehen sollte. Ändere es einfach, meine Ambition ist nicht, das letzte Wort zu haben. Ich hab nochmal die Versionen verglichen, für mich ist die neue Version wesentlich detailierter und praxisnäher.

-dennoch möchte ich kurz auf deine punkte eingehen. Der Begriff stall ist keineswegs slang, er wird in den Flugzeugbetriebshandbüchern verwendet, ebenso in den federal aviation requirements in den USA und genau ausdefiniert in den europäischen joint aviation requirements, den Zulassungskriterien für Flugzeuge also, die von der JAA herausgegeben werden und in den meisten EU-Staaten, darunter Deutschland, Rechtsgültigkeit haben.

-es ist heutzutage meines Erachtens nach Unfug, Fachbegriffe, auch wenn sie urprünglich aus anderen Sprachen stammen, durch unzutreffende oder irreführende deutsche Wörter zu ersetzen. Ich hab noch nie ernsthaft von Strömungsabrissgeschwindigkeit (stall speed)oder von einem Abkürzungs-Eingriff (bypass operation) gehört.

-die stall speed ist keine Faustregel, sondern ein präzise zu ermittelnder Wert. Sie wird in Verkehrsflugzeugen vom stall warning computer berechnet und hat großen praktischen Wert, da solche Flugzeuge in der Regel nicht mit einem angle of attack-indicator ausgerüsted sind.

-laminar/turbulent ist sehr wohl das Kriterium für den Strömungsabriss. Richtig ist natürlich, dass ein partieller Strömungsabriss, beginnend an der Profilhinterkante, schon vor erreichen von Ca/max stattfindet, aber eben nur ein partieller und nicht der Strömungsabriss, der zum Auftriebsverlusst führt . Daran erkennt man schon, dass der deutsche Ausdruck eher Anlass zur Verwechslung bietet.

-der Begriff "highspeed stall" ist unmissverständlich und wird auch eindeutig erklärt.

-bei der Landung eines jeden Flugzeuges kann man den Anstellwinkel kurz vor dem Aufsetzen bis zum stall vergrössern, dies gehört für mich aber eher zum Kapitel "Landetechniken". Leistungsstarke Flugzeuge mit massiger cowling, wie z.B. P-47 oder P-51, werden bei der Landung nicht überzogen, sondern erst aufs Haupfahrwerk gesetzt. Genauso der Oldie DC-3/C-47. Ich habe aber nichts dagegen, dass du die Landung als bewusst herbeigeführten Strömungsabriss wieder hinzufügst, auch wenn das für mich (nach über 9000 Flugstunden) nur ein side-effect im großen Thema Landetechnik ist.

-ich war bemüht, die These vom "sprungartigen Auftriebsverlust" zu widerlegen, das ist nämlich wirklich nur bei wenigen Profilen und Tragflächengeometrien der Fall.

fatal heist doch tödlich und ist daher nicht unpräzise. Wenn "kann zu Unfällen führen" genauer ist, bitte schön.

bleib mir gewogen, liebe Grüße, --Greenx 01:28, 4. Jan 2005 (CET)

Danke für Deine Antwort! Mir wird jetzt klar: Ein guter Teil des Problems des Artikels ist eigentlich, daß "Strömungsabriß" einerseits ein physikalisches Phänomen ist, das lokalisiert auftritt, andererseits aber auch die Bezeichnung für das Verhalten des Flugzeuges, wenn sich das Verhalten der ganzen Tragfläche für den Piloten spürbar ändert, weil partiell die Strömung abreißt.

Ich bin kein Pilot, daher kenne ich die aktuelle Terminologie nicht so gut, aber ich würde mich eher am Luftfahrzeugbundesamt als an der FAA orientieren :-) Aber wenn es eine amtliche Definition des Begriffs "stall speed" gibt, wäre die natürlich eine Bereicherung des Artikels.

Mein Gebiet ist die Luftfahrt des 2. Weltkriegs, und da wurde im Deutschen eher der Begriff "Überziehgeschwindigkeit" verwendet. Das Pilotenhandbuch der P-51 sieht übrigens eine Landung mit Strömungsabriß vor, macht aber einen Unterschied zwischen "to mush" und "to stall", vielleicht ähnlich wie der oben angesprochene "Sackflug" im Deutschen noch kein "Überziehen" bedeutet. (Obwohl ich da nicht sicher bin, siehe Diskussion oben.)

Damit sind wir auch wieder bei der Frage ob ein Strömungsabriß sprunghaft erfolgt. Ich stimme Dir zu, daß das längst nicht immer so ist, aber die Unfallgefahr ist meiner Meinung nach beim sprunghaften Auftriebsverlust am größten.

Danke für die konstruktiven Kommentare! Wenn Du Lust hast, wirf doch auch mal einen Blick auf Diskussion:Trimmung, da könntest Du uns vielleicht auch weiterhelfen :-) --HoHun 22:34, 4. Jan 2005 (CET)

Hallo HoHun !

Also mal vorweg, und wichtig : ich schätze diese fachliche Diskussion ausserordentlich, und mir ist völlig bewusst, wie viel Geduld und Nachsicht Du mit einem Wiki-Baby wie mir aufwendest ;-) ich danke Dir dafür. Deine Art und taktvolle Ausdrucksweise, und auch Deine Expertise sind eine Wohltat. Das musste mal gesagt werden. Ich freue mich auf kommende Brainstormings in Richtung WW2 Luftfahrt, seit bald 40 Jahren mein Steckenpferd (sollte mir das zu denken geben ?? ...ich denke: nein !)

So, Schleim beiseite >:-))

Leider hab ich kein Handbuch von der P-51 (rück raus damit), ich hab nur bei einer airshow in den Staaten eine landen sehen und dachte : verdammt das muss kitzlig sein, die Geschwindigkeit so zu erwischen, dass sie ohne wieder aufzuhüpfen erst satt am Hauptfahrwerk aufsetzt und dann laaaangsam das Spornrad senkt. Ich habe das zuvor mit einer Citabria versucht (ist wie ein Geissbock herumgehüpft)und in weiterer Folge beschlossen, sie künftig doch voll "auszustallen" (Dreipunkt-Landung).

Um das Thema Sackflug machte ich bisher ehrlich gesagt einen Bogen, da ich mir die genauen Umstände, die das ermöglichen, erst mal durch den Kopf gehen lassen muss. Kann mich an eine Demo mit einer C-152 erinnern: Trimmung voll nach hinten, kontrollierter Sackflug bis zur Landung (Hände weg von den Querrudern !). Gib mir eine Nacht, mir fällt was ein dazu.

Die JAA (Sitz in Holland) hat eine gute webpage mit allen JAR's im Volltext, ich werd die Definition von "stall speed" raussuchen. Übrigens unterscheidet sich diese von der in den FAR's, die JAA geht nämlich bei den Zulassungskriterien von einem 1-G stall aus, bei der FAA ist ein leichter Höhenverlust zulässig (!).

Den Effekt von Eisbildung and der Profilvorderkante sollte ich noch einbringen. Dadurch ändert nämlich ein ursprünglich "gutmütiges" Profil seine stall-Charakteristik und kann sehr wohl abrupt an Auftrieb verlieren -> Trudeln -> Steilspirale -> uiuiui.

Eine Erläuterung des Höhenruder-stalls würde das ganze noch abrunden...ich brauche mehr Urlaub ;-).

Ich werde mich sehr freuen, in Bälde die Bedeutung des Begriffes "Trimmung" in der entsprechenden Diskussion in meinem beruflichen Umfeld zu erläutern (Boeing 737).Das wichtigste ist aber schon gesagt, und beeindruckend global gültig noch dazu, denk ich. Alles weitere dort.

Liebe Grüße und vielen Dank, --Greenx 00:09, 5. Jan 2005 (CET)

Hallo, Greenx! Danke für Deine ausführliche Antwort! :-) Ich denke, gemeinsam werden wir diesen Artikel im Laufe der nächsten Zeit erheblich verbessern können, mir fehlt aber gerade Zeit für eine angemessen gründliche Entgegnung. Bis später! --HoHun 01:33, 6. Jan 2005 (CET)

Hi HoHun! Nach einem Telefonat mit einem Kollegen, der Aerodynamik studiert hat, nuss ich mich nun sehr beeilen, Deinen Kommentar zu "laminar/turbulent" zu UNTERSTREICHEN. Meine Aussage war schlichtweg falsch. Sowohl laminare, als auch turbulente Ströungen können abreissen, beides sind Strömungen, die Auftrieb VERURSACHEN. mea culpa, ich habs schon im Artikel geändert.

ansonsten wurde mir bestätigt, dass es mehrere Ansätze gibt, den stall zu definieren. Geht man nur von der Situation aus, die an einer Profilrippe herscht, ist die Erreichung des Ca max durch Erhhöhung des Anstellwinkels zutreffend (Ca = Cw). Erhöht man den Anstellwinkel darüberhinaus, sinkt der Ca und nur der Widerstand wird größer. Sinkt der Auftrieb, ist das ein eindeutiger Hionweis darauf, das es zu einem Strömungsabriss gekommen ist.

Es gibt aber noch andere Ansätze, zum Beispiel den der "controlability", sprich der Zustand, ab dem das Flugzeug nicht mehr durch Querruderausschläge zu steuern ist. Hierbei ist das Gesamtkonzept des Flugzeuges auch von Bedeutung, nit nur isoliert der Zustand an einer beliebigen Flächenrippe.

bleibt mir gewogen ;-) --Greenx 21:28, 7. Jan 2005 (CET)

ca-Kurve

bei 0°Anstellwinkel habe ich in aller Regel einen Aufriebsbeiwert, die Kurve müsste also etwas nach oben.Gruss 213.23

Das Bild wäre für Außenstehende deutlich verständlicher, wenn der Stall-Bereich farblich gekennzeichnet würde.--KaiMartin 09:49, 23. Dez 2005 (CET)

Mehr Bilder!

Hier zwei Vorschläge für Bilder, die die Verständlichkeit des Artikels erhöhen würden:

• Ein Hängegleiter bei der Landung. Der Flügel steht so schief in der Luft, dass unmittelbar einsichtig ist, dass dies kein stabiler Frlugzustand ist.
• Umströmte Profile, entweder als Graphik, oder (besser) als Windkanalbilder.

--KaiMartin 09:59, 23. Dez 2005 (CET)

Strömungsabriss

Ich habe ein Problem mit diesem Artikel. Die Erläuterung des Begriffes Strömungsabriss durch "Ablösung der Luftströmung von der Oberfläche eines angeströmten Gegenstandes" ist nicht gerade erhellend, da dies, weiß der Leser schon, dass es sich um ein aerodynamisches Phänomen handelt, schon durch die Zusammensetzung der Hauptwörter Strömung und Abriss impliziert wird. Die Frage ist eher, welche physikalischen Prinzipien hier in welcher Weise zugrunde liegen, dass dieses Phänomen auftreten kann. Aussagen hierüber nwürde meiner Meinung nach eine Erläuterung des Begriffs ausmachen, die fehlen aber leider. Der Artikel beschreibt sehr gut die verschiedensten Auswirkungen auf die Praxis aber leider nicht, was ein Strömungsabriss aus physikalischer Sicht ist. 141.30.71.91 5. April 2006, 13:04

Hydrodynamik

Leider bin ich hierzu nicht kompetent genug, aber es wäre schön, wenn auch auf den Strömungsabriß bei Unterwasseranhängen eingegangen werden kann (Kiel und Ruder).

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