Segelboote nehmen also die kinetische Energie eines Seitenwinds und wandeln sie in Schub um, indem sie ihre Segel als Auftriebsflächen verwenden, und die Diskussion, die ich im Kommentarbereich dieser Frage hatte, ließ mich fragen, warum noch nie jemand ein (funktionierendes) Segel gebaut hat . angetriebene Flugzeuge.
Stellen Sie sich im Grunde ein Segelflugzeug vor, aber mit Segeln darauf (möglicherweise sowohl oben als auch unten am Flugzeug, um Ungleichgewichte in der Schubmitte zu vermeiden, die es umkippen lassen), um den Seitenwind aufzufangen und Vorwärtsschub zu erzeugen. Da diese Fahrzeuge nicht existieren, gibt es vermutlich Probleme mit ihnen, die sie daran hindern würden zu arbeiten.
Was sind das für Probleme? Beeinträchtigt die Aerodynamik der Segel die Aerodynamik der Flügel oder so? Selbst wenn die Segel nicht genügend Schub liefern, um das Flugzeug vom Boden abzuheben, wäre das kein Problem für ein Segelflugzeug, das nicht von selbst abheben kann, oder?
Hochleistungssegelboote können unter bestimmten Bedingungen schneller segeln als die Windgeschwindigkeit . Daher ist Ihre Frage nicht so absurd, wie es auf den ersten Blick erscheinen mag.
Die Technik, die Segelbooten dies ermöglicht, steht Flugzeugen jedoch nicht zur Verfügung, zumindest nicht im Flug. Segelboote nutzen den Geschwindigkeitsunterschied zwischen Wasser und Wind . Ihr Kiel verhindert, dass sie vom Wind verweht werden. Ein Segelflugzeug in der Luft hat kein solches zweites Medium, um zu widerstehen, vom Wind weggeblasen zu werden.
Historisch gesehen versuchte der Andrée-Ballon, der 1897 für die Erforschung der Arktis verwendet wurde, zu "segeln", indem er Segel und Nachlaufseile kombinierte. Dies hat in der Praxis jedoch nicht funktioniert.
Die einzige Möglichkeit, dem Wind Energie zu entziehen, besteht darin, dass sich dieser Wind ändert. Windgradienten lassen Albatrosse dynamisch aufsteigen und wechselnde Aufwinde können durch Änderung des Lastfaktors ausgenutzt werden .
Kurzversion von (bisher) zwei anderen Antworten: Ein Segelschiff braucht ein Segel in einem Medium und einen Kiel in einem anderen : eine Folie im Wasser, konventionell; am Boden schleifende Seile; Elektromagnete in der Sturmwand von Jupiters Großem Roten Fleck in einer Science-Fiction-Geschichte; Reaktionsräder in Trägheit, in einem Sonnensegel.
Etwas länger: Es braucht zwei Dinge (Tragfläche, "Wasserprofil" usw.), die unterschiedliche Kräfte oder zumindest Drehmomente ausüben. Wenn eine Kraft auf eine Flüssigkeit (Gas oder Flüssigkeit) zurückzuführen ist, die sich an einer Folie vorbeibewegt, ist der Auftrieb (in welcher Richtung auch immer quer zur Folie) effizienter als der Widerstand.
Damit sich ein Segelflugzeug mit vertikalen Segeln vorwärts bewegt, müssten Sie es irgendwie am Boden befestigen, als ob es auf Schienen wäre, um den seitlichen Widerstand bereitzustellen, der es ermöglicht, dass die Reaktionskraft zwischen der seitlichen Luftbewegung und dem vertikalen Segel auftritt. So etwas wie ein Kitesurfer. Ersetzen Sie den Kite durch ein normales Segelflugzeug mit einer Halteleine, die vom Schwerpunkt des Gleitschirms zur Oberfläche eines Sees verläuft, und einem Schwimmelement mit dem erforderlichen Kiel, um seitlichen Bewegungen am unteren Ende der Halteleine zu widerstehen, und los geht's . Sie haben ein Segelflugzeug, das sich nur mit Seitenwind fortbewegen kann, solange es an der Oberfläche verankert ist. Bis dir der See ausgeht...
Segelflugzeuge segeln wie Segelboote, nur in der Vertikalen. Der Flügel erfüllt dabei die doppelte Funktion als tragendes Element und „Segel“. Das Segel eines Segelboots erzeugt Vorwärtsschub aus Luft, die sich seitlich über seinen Weg bewegt. Der Flügel eines Segelflugzeugs benötigt im Horizontalflug zusätzliche Energie aus der Luft, die sich vertikal über seinen Weg bewegt, damit er sich vorwärts bewegen kann, ohne abzusteigen oder zu steigen. Die Schwerkraft ist die Energiequelle bis zum Punkt des flachsten Gleitwinkels des Segelflugzeugs in stiller Luft; Zusätzliche Energie zur Aufrechterhaltung des Horizontalflugs oder zum Steigen kommt von der vertikalen Luftbewegung.
Das Segelboot braucht Seitenwind. Das Segelflugzeug benötigt "vertikale Winde". Ich habe Segelfliegen immer "vertikales Segeln" genannt und Segelflugzeuge werden schließlich "Segelflugzeuge" genannt.
Segelfahrzeuge können nicht schneller sein als der Wind, in dem sie fahren (entlang der Windrichtung) und benötigen ein anderes Medium (Boden oder Wasser), das Widerstand bietet.
Ein Flugzeug muss sich, um fliegen zu können, in der Luft vorwärts bewegen und darf nicht mit einem anderen Medium in Kontakt kommen.
Beides schließt sich gegenseitig aus.
Eine ähnliche Frage bekam eine ähnliche Antwort .
Für den stationären, gleichförmigen Zustand – dh keine zeitlichen oder räumlichen Änderungen der Windgeschwindigkeit – können wir ein Segelflugzeug, das innerhalb einer sich bewegenden Luftmasse fliegt, betrachtet von einem am Boden befestigten Bezugssystem, als genau äquivalent zu einem Segelflugzeug betrachten Fliegen innerhalb einer stationären Luftmasse (relativ zum Boden), gesehen von einem sich bewegenden Referenzrahmen. Es gibt keine Möglichkeit, die Physik zwischen den beiden Fällen zu unterscheiden.
Mit anderen Worten: Wenn Sie in einer Luftmasse, die über Zeit und Raum gleichförmig ist, den Boden nicht sehen können, gibt es keine Möglichkeit zu sagen, aus welcher Richtung der Wind weht . Es gibt kein Manöver, bei dem das Flugzeug anders reagiert, wenn es gegen den Wind fliegt, gegen den Wind oder gegen den Seitenwind.
Wenn Sie am Boden ein Segelflugzeug betrachten, das in einer stillen Luftmasse fliegt, wird Ihnen klar sein, dass das Setzen von Segeln auf das Segelflugzeug nichts bringt. Wenn das Segelflugzeug weiterhin in der gleichen Luftmasse fliegt, Sie aber jetzt in einem vorbeifliegenden Flugzeug sitzen und das Segelflugzeug aus dieser Perspektive betrachten, würden Sie denken, dass das Setzen von Segeln auf das Segelflugzeug jetzt etwas bewirken würde? Ganz sicher nicht.
Zu erwarten, dass Segel an einem Segelflugzeug bei einem stetigen, gleichmäßigen Wind funktionieren, ist wie zu erwarten, dass Segel funktionieren, wenn Sie das Segelflugzeug vom sich bewegenden Flugzeug aus beobachten, während es in stiller Luft fliegt.
Jede Theorie, die voraussagt, dass die Kräfte, die auf ein Flugzeug einwirken, unterschiedlich sind, wenn es gegen den Wind, gegen den Wind oder gegen den Wind fliegt – unabhängig davon, ob das Flugzeug spezielle „Segel“ hat oder nicht –, wählt den Boden als bevorzugten Referenzrahmen . Dies verletzt das Prinzip der Galileischen Invarianz .
Ein Segelboot ist völlig anders als ein Segelflugzeug (Segelflugzeug). Ein Segelflugzeug fliegt innerhalb der Luftmasse . Eine stetige, gleichförmige Bewegung der Luftmasse kann keine Kraft auf den Schirm ausüben. (Dies gilt sowohl für vertikale Bewegungen der Luftmasse als auch für horizontale Bewegungen der Luftmasse.) Ein Segelboot befindet sich an der Grenze zwischen zwei verschiedenen Flüssigkeiten – dem Wasser und der Luft –, so dass eine Bewegung einer Flüssigkeit relativ zur anderen möglich ist und übt eine Kraft auf das Segelboot aus.
Es wurde versucht, einen nicht angetriebenen Ballon in eine andere Richtung als die Windrichtung zu "segeln" , aber dieser Versuch beinhaltete Seile, die am Boden schleiften, so dass der Ballon nicht länger als "ruhend" innerhalb des Ballons angesehen werden konnte Luftmasse. Ein Äquivalent wäre ein Segelflugzeug, das an einem festen Kabelstück aufsteigt, das an einem Ende am Boden befestigt ist, was an einem windigen Tag sicherlich möglich ist.
Und dann haben wir das dynamische Segeln , das ein völlig anderer „Wachsball“ ist und Scherlinien, Windgradienten, die Grenzen thermischer Auf- und Abwinde 1 und andere räumliche oder zeitliche Variationen in der Luftmasse ausnutzt.
Fußnoten:
Hier gibt es bereits einige großartige Antworten, und normalerweise missbillige ich „Ich-auch“-Antworten, aber da ich die Frage kritisch gesehen habe, wollte ich einen sehr einfachen und praktischen Vergleich anbieten, der diese Art von „Aha“-Klarheit erleichtern könnte falls es noch nicht passiert ist...
Stellen Sie sich zwei Dinge vor:
Im ersten Fall ist das Wasserrad passiv. Es entzieht dem Fluss kinetische Energie, um Arbeit zu verrichten. Es nutzt die Kraft des sich bewegenden Wassers, um einen Schleifstein zu drehen. (oder elektrischer Generator oder Riemen, der Maschinen antreibt ...)
Das Heckrad des Flussschiffes ist jedoch aktiv. Funktionell mag es ähnlich erscheinen, aber es erfordert einen Motor, eine Energiequelle, äußere Energie, die ihm zugeführt wird, um es zum Drehen zu bringen und dadurch Arbeit zu verrichten. Ohne Energieeinwirkung auf das Rad treibt es genauso im Fluss wie das Boot. Wenn der Motor ausgeht, liegt das Boot tot im Wasser.
Zu fragen, warum das Hinzufügen eines passiven Segels zu einem Flugzeug es nicht vorwärts treiben würde, ist wie die Frage, warum man nicht einfach eine Stütze oder ein Rad ins Wasser stellen und erwarten könnte, dass es fliegt. Um zu verstehen, warum dies nicht funktionieren würde, ist keine fortschrittliche Technik oder Erklärung aus der Luft- und Raumfahrt erforderlich!
Und noch einmal, nach meinen Kommentaren beabsichtige ich dies überhaupt nicht als Beleidigung. Die Frage ist vernünftig, und ich habe es zuvor verdrängt, offensichtliche Dinge zu sehen, bis etwas meine Perspektive veränderte und die offensichtliche Antwort in den Fokus rückte. Manchmal braucht es nur eine andere Sichtweise.
Ich hoffe das hilft.
Abdullah
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jamesqf
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Nick012000
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