Was ist der typische Steigwinkel (gegenüber dem Boden) eines einmotorigen Kolbenflugzeugs?

Das hängt von der Windgeschwindigkeit und dem Verhältnis von Schub zu Gewicht des Flugzeugs ab.

Hier sind einige Werte, die alle auf Meereshöhe gültig sind

• GA-Flugzeug: 4 m/s Steiggeschwindigkeit, 36 m/s Fluggeschwindigkeit. In ruhiger Luft wird daraus ein Steigwinkel von 6,3°. Wenn der Wind mit 36 ​​m/s weht, steigt das Flugzeug senkrecht zur Erde, wenn es direkt in den Wind fliegt.
• Verkehrsflugzeug: 20 m/s Steiggeschwindigkeit, 120 m/s. In ruhiger Luft ergibt sich daraus ein Steigwinkel von 9,5°.
• Leeres Verkehrsflugzeug: 30 m/s bei 100 m/s. In ruhiger Luft ergibt sich daraus ein Steigwinkel von 16,7°. Bei Airshows wird dies dramatisch eingesetzt .

Beachten Sie, dass die spektakulären Winkel bei Flugshows die Umwandlung der Fluggeschwindigkeit in Höhe beinhalten, sodass diese Manöver stationär sind.

Wenn Sie mehr über die Berechnung des optimalen Steigwinkels erfahren möchten, sollten Sie diese Antwort lesen .

Der Haupteinfluss auf die Steiggeschwindigkeit ist das Verhältnis von Schub zu Gewicht des Flugzeugs. Da der Schub von der Fluggeschwindigkeit, der Umgebungstemperatur und der Luftdichte abhängt, steuern diese Faktoren in Kombination mit dem Gewicht des Flugzeugs die erreichbare Steiggeschwindigkeit.

Für einen Beobachter ist der nächste wichtige Einfluss die Windgeschwindigkeit, da das Flugzeug relativ zu der Luftmasse, die es durchfliegt, steigt. Wenn diese Luftmasse das Flugzeug scheinbar langsamer fliegen lässt, ist ein steilerer Steigwinkel zu beobachten.

Steigleistung über Fluggeschwindigkeit und Schub-Gewicht-Verhältnis für ein idealisiertes Turbofan-Triebwerk. Die blauen Linien zeigen den Schub (rechte Y-Achse) und die grünen Linien die resultierende Steiggeschwindigkeit. Die beiden schwarzen Linien zeigen, wie die optimale Fluggeschwindigkeit für die beste Steiggeschwindigkeit und den besten Steigwinkel (steilster Steigflug) über Schubbelastungen variiert. Sie sind grafisch leicht zu finden: Messen Sie einfach den Winkel einer Linie vom Ursprung zum Punkt auf einer grünen Linie bei der gewünschten Fluggeschwindigkeit und der richtigen Schubbelastung (Schub-zu-Gewichts-Verhältnis). Wenn die Skalen der beiden Geschwindigkeiten auf der X- und Y-Achse gleich wären, könnten Sie den Winkel direkt aus dem Diagramm entnehmen.

Bei viel Schubüberschuss wird das Optimum durch die Strömungsabrissgeschwindigkeit begrenzt (die schwarze Linie biegt sich in einen vertikalen Trend), während ohne Schubüberschuss beide optimalen Geschwindigkeiten vx und vy zusammenlaufen. Dies ist sinnvoll: Wenn der Schub gerade ausreicht, um das Flugzeug am Sinkflug mit einer Geschwindigkeit zu hindern, ergibt diese Geschwindigkeit sowohl den besten Flugbahnwinkel als auch die beste vertikale Geschwindigkeit (leider sind beide an diesem Punkt 0). Es hilft auch, den induzierten Widerstand zu reduzieren, sodass Flugzeuge mit einem Flügel mit hohem Seitenverhältnis bei einem höheren Auftriebskoeffizienten (= niedrigere Geschwindigkeit) am steilsten steigen.

Der Steigwinkel hängt von einer Reihe von Faktoren ab, wie der Fluggeschwindigkeit, der gewünschten Steigrate, dem ToW, dem T/W-Verhältnis, der Flugplatzlage (Dichtehöhe) usw.

Bei den meisten Verkehrsflugzeugen liegen die typischen Steigwinkel im Bereich von 15-20$^{\circ}$, während einige Flugzeuge diese Grenzen überschreiten. (Hinzugefügt als Antwort auf den Kommentar von @ Jon Story)

Die folgende Abbildung zeigt die möglichen Steigwinkel von Boeing-Flugzeugen:

Bild aus dem Boeing AERO-Magazin

Beachten Sie, dass die tatsächlichen Werte abhängig von verschiedenen Bedingungen, wie bereits erwähnt, unterschiedlich sein werden.

Bei GA-Flugzeugen liegen die typischen Steigwinkel im Bereich von 5-6$^{\circ}$auf Meereshöhe und nimmt mit der Höhe ab, wenn andere Bedingungen gleich sind.