Van deze krachten is tijdens de hele vlucht alleen de zwaartekracht constant, tenminste als de massa van het vliegtuig (water lozen) niet verandert. Tijdens de start, de landing of het maken van bochten wijzigen de andere krachten.

Als het zweefvliegtuig met hulpmotor horizontaal en met constante snelheid vliegt, dan zijn de lift (L) en het gewicht (G) van het vliegtuig gelijk en tegengesteld. Voor handhaving van de snelheid moet de trekkracht (P) van de propeller gelijk zijn aan de weerstand (W) van het vliegtuig.

Een puur zweefvliegtuig heeft geen propeller om de weerstand te overwinnen. Om te voorkomen dat het vliegtuig afremt door de weerstand, glijdt het schuin naar beneden. 

 

R (resultante) Hier zie je een tweezitter die naar beneden glijdt. Bij een zweefvliegtuig zonder voortstuwing zijn de totale luchtkracht R (aerodynamische resultante) en het gewicht van het vliegtuig G gelijk en tegengesteld. De totale luchtkracht R bestaat uit de lift L (die staat loodrecht op de stroming) en W de weerstand (in de richting van de stroming).

 

 

W (weerstand) W is de weerstand. In het Engels is het drag. De weerstand wordt dus ook vaak met een D weergegeven. Hoe groter de weerstand hoe groter de ontbondene van het gewicht (G2) moet zijn om de snelheid te behouden. Bij meer weerstand zal ook de dalende baan (glijhoek) van het vliegtuig ten opzichte van de horizon groter worden. Bij hoge snelheden is de weerstand groot, de daalsnelheid is groot en dat houdt in dat dan de glijhoek (hoek met de horizon) groot is. Om een idee te hebben van de grootte kan men ruwweg het gewicht delen door het glijgetal. (Glijgetal = L/D, L= ±G)

 

 Hoeken (voor een vergroting klik op de afbeelding)

 

Tijdens het vliegen maakt de langsas van het zweefvliegtuig een hoek met de horizon. In de afbeelding hierboven is dat zeer overdreven getekend. Je ziet de volgende hoeken:

Een zweefvliegtuig dat geen gebruik maakt van een voortstuwingskracht glijdt langzaam naar beneden. In de grafiek hieronder zie je langs de horizontale lijn de vliegsnelheid in km/h en langs de verticale lijn de daalsnelheid in m/s. Dit noemen we de snelheidspolaire.

 

De snelheidspolaire die je hieronder ziet, geldt als een voorbeeld om de snelheidspolaire uit te leggen. Elk type vliegtuig heeft zijn eigen snelheidspolaire.

 

Je moet de volgende vier punten op de snelheidspolaire kennen:

Snelheid voor beste glijgetal Om het beste glijgetal te bepalen, trek je vanuit de oorsprong (het nulpunt) een raaklijn aan de polaire. Een ander woord voor oorsprong is de pool (Engels polar) en zo komen we aan het woord polaire. Daar waar de raaklijn de polaire raakt, trek je een lijn verticaal naar boven. Op de afbeelding is dat 93 km/h. De snelheid voor het beste glijgetal (beste glijhoek) betekent: de steeksnelheid waarbij met een bepaalde hoogte (in rustige lucht) de grootst mogelijke afstand kan worden afgelegd. In dit punt is de verhouding van daalsnelheid tot vliegsnelheid zo klein mogelijk (1:46 is kleiner dan bijvoorbeeld 1:40). Het glijgetal bij 93 km/h is voor dit vliegtuig 46. 

 

Beste glijgetal bij tegenwind  (zie ook hoofdstuk 7 Prestaties)

De snelheid voor beste glijgetal geldt alleen voor vliegen in rustige lucht. Dus geen thermiek en geen wind. Bij tegenwind leg je met 1 kilometer hoogte veel minder kilometers af dan bij geen wind.

 

Heb je 30 km/h tegenwind dan bereken je de beste snelheid om van A naar B te vliegen door de raaklijn niet in de oorsprong maar bij 30 km/h te laten beginnen. De beste snelheid voor tegenwind van dit toestel is 105 km/h. Met deze snelheid kom je zo hoog mogelijk aan bij je volgende (keer)punt. Zo kun je ook de beste snelheid bepalen voor wind mee. Je neemt bij 30 km/h wind mee een punt dat 30 km/h links van het nulpunt ligt. 

Beste snelheid voor vliegen met waterballast Door waterballast neemt de vleugelbelasting (het gewicht dat elke m² van de vleugel te dragen heeft) toe. Het lijkt misschien gek, maar door het zweefvliegtuig zwaarder te maken, worden de vliegprestaties in sommige omstandigheden beter. Bij hetzelfde glijgetal hoort dan een hogere vliegsnelheid. Je ziet dat de polaire met water iets gezakt is en naar rechts verschoven. Bij waterballast wordt de polaire langs de oorspronkelijke raaklijn naar rechts verschoven. Bij hetzelfde glijgetal hoort dan een hogere vliegsnelheid. Vlieg je 120 km/h met water, dan daal je met het zelfde glijgetal als vliegen met 93 km/h zonder waterballast. Het klimmen in de thermiek gaat langzamer, maar je steeksnelheid is hoger en dat levert (bij goede thermiek) een hogere reissnelheid op. 

 

Snelheidspolaires voor een zweefvliegtuig met flaps (voor vergroting klik op de afb.) 

 

 

Snelheidspolaires ASW28, DG300 en LS4 Voor elk type zweefvliegtuigtype geldt een andere snelheidspolaire. In het handboek van het zweefvliegtuig staat de snelheidspolaire die bij dat zweefvliegtuig hoort. Om de vliegeigenschappen van het zweefvliegtuig waar je mee vliegt goed te kennen, is het nuttig dat je uit het vliegtuighandboek de snelheidspolaire kopieert en deze bestudeert.

 

ASW28 Hieronder zie je de snelheidspolaire van de ASW28 met een spanwijdte van 15 meter. Je ziet daarop een polaire met een vleugelbelasting van 31 kg/m² en een polaire met een vleugelbelasting van 50 kg/m². Deze polaire geldt voor een proper en goed afgeplakt vliegtuig zonder beschadigingen of bijvoorbeeld slecht sluitende wieldeurtjes. 

 

Bij een vleugelbelasting van 31 kg/m² is de snelheid voor beste glijgetal 92 km/h en bij een vleugelbelasting van 50 kg/m² is dat 115 km/h.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Snelheidspolaire met dalen in km/h. 

Op deze afbeelding is het dalen in km/h erbij getekend. Bij een vleugeloppervlakte van 10,5 m² en een vleugelbelasting van 31 kg/m² heeft dit vliegtuig een gewicht van 325 kg. Bij 90 km/h daalt het vliegtuig 2 km/h en bij die snelheid is zijn glijgetal 45. Bij 150 km/h daalt het vliegtuig 5 km/h en is zijn glijgetal 30. Bij 200 km/h daalt hij 14 km/h en is zijn glijgetal 14.

• Bij 93 km/h heeft de ASW28 in rustige lucht een glijgetal van 45. Hij glijdt dan onder een hoek van 1,2 graden naar de horizon. De daalsnelheid verhoudt zich tot de vliegsnelheid als 1 : 45. Met 1 km hoogte kan hij 45 km afleggen.
•  Bij 150 km/h heeft hij in rustige lucht een glijgetal van 30. Hij glijdt dan onder een hoek van 2 graden naar de horizon. Zijn glijhoek (hoek vliegbaan met de horizon) is dan 2 graden. De daalsnelheid verhoudt zich tot de vliegsnelheid als 1 : 30. Met 1 km hoogte kan hij 30 km afleggen.
• Bij 200 km/h heeft dit zweefvliegtuig in rustige lucht een glijgetal van 14. Hij glijdt dan onder een hoek van 4 graden naar de horizon. Zijn glijhoek is dan 4 graden. De daalsnelheid verhoudt zich tot de vliegsnelheid als 1 : 14. Met 1 km hoogte kan hij 14 km afleggen.   

Wanneer je een rechthoekige driehoek tekent met daarop de daalsnelheid verticaal en de vliegsnelheid horizontaal dan kun je de glijhoek aflezen met een gradendriehoek. Je kunt de glijhoek ook bepalen met de tangens daalsnelheid/vliegsnelheid. Lukt het niet met een rekenmachine vul dan de zijden even in op: https://www.berekenen.nl/a-z/hoek-berekenen.

Het woord voor glijgetal is in het Engels: lift-to-drag ratio dus de verhouding van de lift tot de weerstand. Bij een glijgetal van 30 kun je met 1 km hoogte 30 km glijden. De weerstand is 30 keer kleiner dan de lift. De lift is bijna gelijk aan het gewicht. Je kunt ook zeggen: Weerstand = Gewicht/Glijgetal. De weerstand bij een bepaalde snelheid kun je berekenen door het gewicht van het vliegtuig te delen door het glijgetal bij die snelheid. 

vliegsnelheid	daalsnelheid	glijgetal	glijhoek	weerstand = gewicht 325/glijgetal
93 km/h	2 km/h	45	1.2 graden	325kg : 45 = 7,2 kgf
150 km/h	5 km/h	30	2 graden	325 kg : 30 = 10,8 kgf
200 km/h	14 km/h	14	4 graden	325 kg : 14 = 23 kgf

 

Conclusie:

• Bij elke vliegsnelheid hoort een bepaalde daalsnelheid. 
• Vliegsnelheid gedeeld door daalsnelheid is het glijgetal.
• Hoe kleiner de glijhoek, des te groter de afstand die afgelegd kan worden.
• Als de snelheid toeneemt, dan worden de daalsnelheid, de glijhoek en de weerstand groter en het glijgetal wordt kleiner. 

 

DG300 Hieronder tref je de polaire aan zoals die in het vliegtuighandboek van de DG300 staat. De daalsnelheid wordt weergegeven in m/s. Onthoud dat 1 m/s daalsnelheid 3,6 km/h is. 

 

Aanvalshoek, snelheid en gewicht 
Bij de snelheid voor beste glijgetal vlieg je met de meest gunstige verhouding tussen vliegsnelheid en eigen daalsnelheid. Bij de DG-300 (W/S 32 kg/m².) is dat bij 100 km/h dus 0,67 m/s. Je hebt dan een glijgetal van 41.

Wat gebeurt er als je met de snelheid voor minimum dalen gaat vliegen?

Je vermindert de standhoek (neus hoger), dan wordt de aanvalshoek groter en de snelheid kleiner. Zo ontstaat er weer evenwicht tussen gewicht en lift. Je vliegt dan met de meest gunstige snelheid om zo weinig mogelijk te dalen. Bij de DG-300 (WS 32 kg/m²) is dat bij 78 km/h slechts 0,56 m/s dalen. 

Wat gebeurt er als je met en zonder waterballast vliegt en je vliegt bijvoorbeeld in de DG-300 100 km/h?

1. Vlieg je zonder waterballast 100 km/h in rustige lucht dan vlieg je met de beste glijhoek (glijgetal 41), dus de gunstigste verhouding tussen vliegsnelheid en daalsnelheid.
2. Vlieg je met waterballast 100 km/h dan vlieg je met een grotere aanvalshoek om evenwicht tussen gewicht en lift te bereiken. Je hebt nu niet meer de beste glijhoek (glijgetal 37).

Conclusie: bij elke vleugelbelasting hoort één specifieke snelheid voor minimum dalen en één voor de beste glijhoek. 

Bepaling snelheid voor beste glijhoek voor een LS4

Op de afbeelding zie je dat voor een LS4 zonder waterballast die snelheid in rustige lucht ±95 km/h is.

Bepaling snelheid voor beste glijhoek bij vliegen door een daalwindgebied (zie ook hoofdstuk 7 Prestaties)

Wanneer je door dalen heen vliegt verschuift de hele polaire naar beneden met de waarde van het dalen. Trek je dan een raaklijn vanuit de oorsprong dan krijg je een hogere snelheid voor de beste glijhoek.

Vlieg je door een daalwindgebied waar de lucht met 1 m/s daalt, dan moet je (in een LS4 32,8 kg/m²) 125 km/h vliegen om de beste glijhoek te krijgen. Zo kun je per vliegtuigtype en vleugelbelasting voor elke hoeveelheid dalen de snelheid voor beste glijhoek bepalen.

MacCreadyring en sollfahrtgeber (zie ook hoofdstuk 7 Prestaties)
Veel zweefvliegtuigen hebben een MacCreadyring (MC) om de variometer, een sollfahrtgeber (SG) en een final glide computer (of een boordcomputer met o.a. een final glide rekendeel). De MC-ring en de SG zijn bedoeld om zo snel mogelijk afstanden door daal- en stijgwindgebieden af te kunnen leggen of om met de snelheid voor de beste glijhoek terug naar het veld te vliegen. De final glide computer wordt gebruikt om de hoogte en de snelheid te bepalen om optimaal (= zo snel mogelijk) vanuit de laatste bel naar het thuisveld te vliegen.

De MC-ring geeft de beste snelheden om te vliegen zonder waterballast. Bij de sollfahrtgeber (vaak gecombineerd met een akoestische variometer) en de final glide computer is het wel mogelijk de aanwijzingen aan te passen voor verschillende vleugelbelastingen (dus met waterballast). Onthoud dat deze snelheden niet meer kloppen bij een sterk vervuilde vleugel en absoluut niet bij vliegen in de regen. Bij vliegen in de regen houd je ±110 km/h aan en niet de aangewezen MacCreadysnelheden.

Beste snelheid voor daalgebieden (zie ook hoofdstuk 7 Prestaties)
Wanneer je terug naar het vliegveld vliegt - en er staat niet veel wind - dan kom je door gebieden waar je dalen hebt en gebieden waar je stijgen ondervindt. Om zo hoog mogelijk bij het veld aan te komen vlieg je met behulp van de MacCreadyring. Op deze verdraaibare ring, zie je een pijltje (driehoekje). Dit pijltje moet voor dit doel op 0 m/s staan. Voor elk hoeveelheid dalen bij het vliegen door een daalwindgebied wijst de naald van de variometer de vliegsnelheid voor beste glijhoek aan. Deze snelheden volg je globaal. Als de variometer 2,5 m/s dalen aangeeft moet je volgens de hier afgebeelde MC-ring ongeveer 120 km/h gaan vliegen. De MC ring is gemaakt op basis van de snelheidspolaire van het vliegtuig met een vaste vleugelbelasting. Vlieg je met waterballast (hogere vleugelbelasting) dan klopt hij niet helemaal.

Terug vliegen naar je veld tegen de wind in (zie ook hoofdstuk 7 Prestaties)
Wanneer je tegen de wind in zo hoog mogelijk bij je veld of het aanknopingspunt wilt aankomen, dan zul je sneller moeten vliegen dan bij de situatie "geen wind". Hoeveel sneller volgt ook uit de snelheidspolaire. Als je bijvoorbeeld met 35 km/h tegenwind vliegt, trek je niet een raaklijn vanuit het nulpunt maar vanuit 35 km/h op de horizontale as naar de polaire.

Je ziet dat de snelheid die daarbij hoort ±105 km/h is. Wanneer je de raaklijn van 35 km/h naar links doortrekt komt hij voor de LS4 uit op +0,4 m/s. Zet je dus bij 35 km/h tegenwind de pijl van de MC-ring op +0,4 m/s en dan geeft hij je de beste glijhoek ten opzichte van de grond waarmee je zo hoog mogelijk bij je veld aankomt. Voor het vliegen met wind mee moet je een raaklijn tekenen die voor de 0 km/h begint. 

Onder het vliegen weet je meestal niet precies hoe hard de tegenwind is en daarom schat je de MC-instelling als volgt: bij matige tegenwind de pijl op plus 0,25 m/s en bij krachtige tegenwind de pijl op plus 0,5 m/s.

tegenwind	sterkte	ringinstelling
matig	5 m/s  = circa 10 knopen = 18 km/h	+ 0.25 m/s
krachtig	10 m/s = circa 20 knopen = 36 km/h	+ 0.5 m/s
hard	15 m/s = circa 30 knopen = 54 km/h	+ 0.75 m/s

 

Sollfahrtgeber (zie ook hoofdstuk 7 Prestaties)
Een sollfahrtgeber is niets anders dan een elektronische versie van een MC-ring. Ook de sollfahrtgeber geeft de beste snelheid aan om door een daal- of stijgwindgebied te vliegen. Alleen werkt de sollfahrtgeber in de praktijk eenvoudiger. In plaats van de naald van de variometer steeds op de gevlogen snelheid op de ring te houden, houd je nu de naald van de sollfahrtgeber op nul. In plaats van het driehoekje op de ring op bijvoorbeeld plus 1 m/s te draaien, kun je de sollfahrtgeber met de MC-knop instellen op elke stijgsnelheid. Wijst de wijzer hoger aan dan 0 m/s dan vlieg je te snel. Neem snelheid terug en de wijzer van de sollfahrtgeber zal dalen. Wijst de sollfahrtgeber minder dan 0 m/s aan, dan moet je de snelheid verhogen.

Vliegen met water

1. Lees voor het vliegen met waterballast het handboek van het vliegtuig
2. Vliegen met waterballast is alleen lonend bij bellen met een grote diameter en met behoorlijk stijgen
3. Ruim voor de landing het water lozen

Lees voordat je in een nieuw type zweefvliegtuig met water gaat vliegen altijd eerst wat daarover in het handboek van het betreffende vliegtuig staat. Je vindt daar niet alleen de polaire voor vliegen met en zonder water maar ook aanwijzingen over het maximum toelaatbaar gewicht, de verdeling van de waterballast over de vleugels en de staart in relatie tot het gewicht van de piloot, de overtreksnelheid enz. Als het gewicht van het vliegtuig toeneemt, moet ook de lift toenemen. Dit betekent dat je snelheid hoger moet zijn.  

 

Slechter stijgen, beter steken
Uit die polaire valt af te lezen dat als gevolg van de waterballast:

1. de overtreksnelheid toeneemt
2. de daalsnelheid in het lage snelheidsgebied toeneemt
3. de daalsnelheid in het hoge snelheidsgebied afneemt.
4. bij gelijk stijgen en vliegen volgens de M.C.-instelling de glijhoek verbetert en de reissnelheid toeneemt.

Met andere woorden: hij stijgt slechter en 'steekt' beter. Bij zwakke tot matige thermiek vlieg je met een lage MacCready-instelling. Je steeksnelheid is niet hoog en door water mee te nemen stijg je slechter. In zo'n geval verslechter je dus de prestaties van je vliegtuig.

Polaire berekenen bij waterballast Bij een verandering van de vleugelbelasting kan de nieuwe polaire worden getekend door elk punt van de oude polaire vanuit de doorsprong te vermenigvuldigen met √ nieuw gewicht / √ oud gewicht. 

Je ziet hier de polaire van de Pegase 101A zonder water en met water. Voor een vergroting klik op de afbeelding. Deze polaire is overgenomen uit het handboek van de Pegase.

Je kunt voor elk gewicht de nieuwe polaire tekenen door elk punt van de oude polaire vanuit de doorsprong te vermenigvuldigen met √ nieuw gewicht : √oud gewicht.

De berekening wordt dan: 

Elk punt van de oude polaire wordt dan naar rechts en naar onderen vermenigvuldigd met 1,117 en zo krijg je de nieuwe polaire.

Vlieg je met minder water waardoor je maximum gewicht bijvoorbeeld 420 kg wordt dan vermenigvuldig je beide punten met 1,13 en dan teken je de nieuwe polaire. 

Op de website http://wisb.vanstratum.com/index.php kun je voor veel zweefvliegtuigtypes zien wat er met de snelheidspolaire gebeurt als je waterballast meeneemt of met een hogere MacCreadyinstelling gaat vliegen. Staat jouw zweefvliegtuig daar niet bij google dan even. Bijna alle polaires van zweefvliegtuigen staan wel op het internet, zoals bijvoorbeeld hier: https://www.cumulus-soaring.com/polars.htm 

Invloed diameter bellen

Ook de doorsnede van de thermiekbellen speelt een rol bij het wel of niet meenemen of lozen van de waterballast. Bij elke bel hoort een optimale vliegsnelheid en de daarbij behorende dwarshelling. Een zweefvlieger past tijdens het thermiekvliegen gevoelsmatig z'n snelheid en dwarshelling aan bij de doorsnede van de bel.

Twee zweefvliegtuigen met elk 45 ° dwarshelling. Eén zonder en één met waterballast. De binnenste vliegt met een snelheid van 90 km/h en heeft een daalsnelheid van van 1,2 m/s. Zijn bochtstraal is 62 m. De buitenste vliegt met een snelheid van 110 km/h en heeft een daalsnelheid van 1,4 m/s. Zijn bocht straal is 93 m. 

Uit de afbeelding valt op te maken dat bij brede bellen en normale dwarshelling de eigen daalsnelheid nauwelijks lager is dan zonder waterballast (hier 0,2 m/s), maar dat de cirkel wel behoorlijk groter geworden is. Bij zwak stijgen maar grote bellen is waterballast nog wel voordelig. Veel funester zijn nauwe bellen, waar dan of zeer steil gedraaid moet worden of op een straal waar nauwelijks nog stijgen aanwezig is. 

Final glide en dolfijnvliegen
Bij snelheden, die hoger liggen dan die voor het beste glijgetal, levert het hebben van waterballast voordelen op. Bij een final glide is het vliegen met water dus lonend. Ook bij dolfijnvliegen is het meestal gunstig om water aan boord te hebben. Bij dolfijnvliegen vlieg je zonder dwarshelling, je stijgt dus nauwelijks slechter dan zonder water en door de lange steken profiteer je wel van de voordelen.

Water lozen
Door gebruik van waterballast vergroot je bij manoeuvres en bij de landing de belasting op het vliegtuig. Vermijd steil optrekken en loos voor de landing je waterballast. Houd er rekening mee dat het soms wel vijf minuten kan duren voor al het water eruit is. Besluit je om bij matig stijgen in de thermiekbel je waterballast er uit te gooien, kijk dan eerst of er geen zweefvliegtuigen onder je zitten. Ook is het mogelijk om slechts een deel van het water te lozen als de thermiek wel goed is maar niet goed genoeg voor de volledige lading. Je moet dan wel weten hoeveel water je per tijdseenheid loost anders wordt het natte-vinger-werk. Twijfel je onder het vliegen of waterballast nog nut heeft, handel dan volgens de regel: bij twijfel lozen.