Luftfahrt-Lexikon   W

WAAS WAAS (Wide Area Augmentation System) ist ein US-amerikanisches Erweiterungssystem zur Satelliten- navigation, das Zusatzdienste zum GPS bereitstellt. Da die Navigation mittels GPS ursprünglich nicht für sicherheitskritische Anwendungen konzipiert wurde, werden durch die WAAS-Sendestationen die fehlenden Korrektur- und Integritätsinformationen per Satellit ausgestrahlt. Ein GPS-Empfänger kann mit Hilfe der WAAS-Informationen die Genauigkeit der Positionsbestimmung von etwa 15 Metern auf etwa 3 Meter erhöhen und den Benutzer über Fehlfunktionen informieren. WAAS zählt zu den satellitenge- stützten Erweiterungssystemen (SBAS). Es ist im Bereich der USA und angrenzender Gebiete verfügbar. Gleichwertige und dabei vollkompatible Systeme sind in Europa (EGNOS) und Japan (MSAS) im Aufbau.  WAC World Aeronautical Chart, folgt später  Wasserballast Moderne Segelflugzeuge können in eingebauten Flügeltanks bis zu 200 Liter Wasser mitführen. Dieser Wasserballast führt zu einer höheren Flächenbelastung mit entsprechenden Vor- und Nachteilen. Der Vorteil einer hohen Flächenbelastung ist die Verschiebung der Sinkgeschwindigkeitspolare in Richtung höherer Geschwindigkeiten bei gegebenem Anstellwinkel. Außerdem verbessert sich durch höhere Reynoldszahlen (bei höheren Geschwindigkeiten) auch geringfügig die Gleitzahl. Größter Nachteile einer hohen Flächenbelastung ist die wesentlich schlechtere Steiggeschwindigkeit in der Thermik. Die Thermik muß durch die größere Masse mehr Arbeit am Flugzeug verrichten um auf die selbe Höhe zu gelangen (allerdings hat man dann auch mehr potentielle Energie als ohne Wasser). Bei sehr guten Wetterlagen mit starker Thermik überwiegen die Vorteile der hohen Flächenbelastung und es sollte mit viel Wasser geflogen werden. Bei schwächerem Wetter kann man auf Wasser jedoch verzichten, da die Nachteile überwiegen würden. Abb.: Segelflugzeuge während des Ablassens ihres Ballastwassers vor der Landung Besonders auf Wettbewerben wird heute kaum mehr ohne Wasserballast geflogen. Das Wasser kann während des Fluges teilweise oder vollständig abgelassen werden. Richtig einzuschätzen, mit wieviel Wasser man mit welchem Flugzeug unter welchen Bedingungen fliegen sollte, ist nicht einfach aber oft entscheidend. Vor der Landung soll das Wasser dringend abgelassen werden. Nicht abgelassen werden darf es über der unter einem mitfliegenden Konkurenz (da nasse Tragflächen mehr Widerstand erzeugen). In der Clubklasse ist übrigens das Mitführen von Wasserballast nicht erlaubt.  Wassereinspritzung Die Wassereinspritzung ist ein heute eher ungebräuchliches Mittel zur kurzzeitigen Leistungssteigerung von Strahltriebwerken beim Start. Das Wasser wird dabei entweder in den Kompressoreinlauf, in den Diffusor unmittelbar vor der Brennkammer oder direkt in die Brennkammer eingespritzt. Am häufigsten kommt die zweite Methode zur Anwendung. Infolge der Verdampfung des Wassers sinkt die Temperatur vor der Brennkammer, so daß mehr Kraftstoff verbrannt werden kann (höheres Powersetting) ohne die vorgegebene Turbineneintrittstemperatur zu überschreiten. Die Gasaustrittsgeschwindigkeit erhöht sich durch den höheren Volumendurchsatz und führt so zu höherem Schub. Der wegen der Wasserzuführung erhöhte Massendurchsatz erhöht ebenfalls, wenn auch nur marginal, den Schub. Bei hoch belasteten Triebwerken wird mitunter die Wassereinspritzung nur zur Senkung der Turbinentemperatur angewandt. Wassereinspritzung darf nicht unter einer bestimmten Außentemperatur (meist weniger als 0°C) und nur mit entmineralisiertem Wasser angewendet werden. Eine ungleiche Abkühlung der einzelnen Bauteile des Motors kann bei Wassereinspritzung zu so genannten Thermal Shocks, zu Wärme- spannungsrissen und zu ungleicher Ausdehnung von Turbinengehäuse und Rotor führen. Vor- und Nachteile dieser Maßnahme müssen also sorgfältig gegeneinander abgewogen werden. Bei modernen Triebwerken wird die Wassereinspritzung nicht mehr angewendet. Bei der Boeing B52 mit J57-P43W Triebwerken erhöht sich der Schub durch eine Wasser-Alkohol-Ein- spritzung von 11.200 lb auf 13.750 lb. Durch ungünstigere Verbrennungsbedingungen entstehen aber auch massive schwarze Rauchfahnen. Auch Verkehrsflugzeuge waren teilweise mit Wassereinsprit- zungsanlagen ausgerüstet. Beim Start einer BAC 1-11 gab es 1971 einen schweren Unfall, als beim Start beide Rolls-Royce Spey Triebwerke versagten nachdem ein Mechaniker irrtümlich den Wassertank mit Kerosin befüllt hatte. Abb.: Naßstart einer Boeing 707 mit JT3C Triebwerken  Wasserflugzeug Bezeichnung für Flugzeuge, die konstruktiv derart beschaffen sind, daß sie auf dem Wasser starten und landen können. Man unterscheidet dabei generell zwei Bauformen: Schwimmerform und Bootsform (dann auch Flugboot genannt). Bei Wasserflugzeugen in Schwimmerform handelt es sich um überwiegend kleine und mittelgroße Flugzeuge, die von einem herkömmlichen Landflugzeug abgeleitet wurden. Anstelle eines Fahrwerks mit Rädern sind sie mit Kufen in Form von Schwimmern ausgestattet, die durch ihren hydrostatischen Auftrieb das Flugzeug am Sinken hindern. Die Schwimmer sind üblicherweise über ein Gestell unterhalb des Rumpfes angebracht, mit Luft oder Schaumstoff gefüllt und so gestaltet, daß sie sich schon bei geringer Geschwindigkeit aus dem Wasser heben. Flugboote hingegen verfügen über einen wasserdichten, schwimmfähigen und bootsähnlich geformten Rumpf, mit dem sie im Wasser liegen. Kleinere Schwimmer sind bestenfalls zur Erhöhung der Stabilität im Wasser an den Flügelenden montiert. Flugboote sind meist große bis sehr große Flugzeuge. Abb.: obere Reihe: Flugboote Martin JRM-3 Mars, Ultraleicht SMAN Petrel, Grumman Goose mittlere Reihe: Flugboote Beriev Be-200ChS, Dornier Do-X, Consolidated PBY-5A Catalina untere Reihe: Schwimmerflugzeuge DHC-6-300 Twin Otter, FBA-2C, DHC-2 Beaver  Wendezeiger Der Wendezeiger (engl. 'turn coordinator' oder 'turn and bank indicator') ist eines der Hauptfluginstrumente und zeigt die Drehgeschwindigkeit eines Flugzeugs um seine Hochachse an. Sein Pinsel dient zur Überwachung der Fluglage und Einhaltung vorgeschriebener Drehgeschwindigkeiten, z.B. während des Holdings. Der Wendezeiger ist ein elektrisch oder pneumatisch angetriebenes Kreiselinstrument. Im Wendezeiger integriert findet man häufig die sog. Kugellibelle zur Anzeige der Richtung des Scheinlots. In einem gekrümmten, mit Dämpfungsflüssig- keit gefüllten Glasrohr befindet sich eine Stahlkugel, die beim Geradeausflug immer die tiefste Stelle einnimmt. Die Kugel behält ihre Lage bei einem einwandfreien Kurvenflug bei. Schiebt oder schmiert das Flugzeug, ist also die Querneigung im Kurvenflug kleiner bzw. größer als die Neigung des Schein- lots und es ergibt sich eine resultierende Kraft, so kann man dies am auswandern der Kugel ablesen. In Segelflugzeugen wird die Libelle oft durch einen simplen Wollfaden ersetzt.  Wetterradar Die Reiseflugphase ist beim kommerziellen Flugbetrieb vergleichsweise wenig riskant. Das größte, aber vermeidbare Risiko ist in dieser Flugphase das unbeabsichtigte Einfliegen in das Zentrum eines Sturms. Während bei vielen anderen Anwendungen des Radars die teils erheblichen Störechos von Niederschlägen die Radarfunktionen beeinträchtigen, werden sie beim Wetterradar bewußt genutzt. Es ist darauf ausgelegt, gerade diese Echos besonders gut zu erfassen und durch Abtastung eines ausreichend breiten Sektors vor dem Flugzeug die Ausdehnung eines Sturmgebietes zu vermessen. So kann dann ein sicherer Flugweg entweder am Sturm vorbei oder durch ihn hindurch gewählt werden. Die Reflexion elektromagnetischer Wellen durch Regentropfen nimmt mit steigenden Frequenzen um so mehr zu, je näher sich die Wellenlänge an die Durchmesser der Tropfen annähert. Zu hohe Frequen- zen können aber zu solch massiven Reflexionen an der Vorderseite einer Regenfront führen, daß die dahinterliegenden Bereiche nicht mehr erfaßt werden und so zum Beispiel der Kern eines Sturms nicht mehr erkannt wird. So muß man zwischen ausreichenden Echosignalen, Auflösung und Ortungsgenau- igkeit einerseits und der Durchdringung von Niederschlagsfeldern andererseits einen Kompromiß finden. Er besteht in der Wahl von Frequenzen zwischen 5 und 10 GHz, wobei die höheren Frequenzen eher in kleineren Geräten Verwendung finden, wie sie in der allgemeinen Luftfahrt eingesetzt werden. In den früheren Generationen von Wetterradars wurden die Niederschlagsgebiete der Besatzung auf einer Kathodenstrahl-Rundsichtanzeige als Leuchtflecke angezeigt. Bei modernen Geräten werden aufgrund besserer Möglichkeiten zur Signalaufbereitung Zonen unterschiedlicher Niederschlagsdichte z.B. mit Falschfarben voneinander abgehoben dargestellt, so daß man leichter erkennen kann, wo sich die kritischen Bereiche eines Sturmgebiets befinden.  WGS 84 Unter dem World Geodetic System (WGS) wird heute meist das sog. WGS 84 verstanden - das derzeit am weitesten verbreitete globale Referenzsystem der Geodäsie und Navigation. Es stellt den bisher am weitesten gehenden Schritt der Vereinheitlichung von Dutzenden nationalen Vermessungssystemen zu einem gemeinsamen "Weltsystem" dar. Im engeren Sinn bedeutet WGS eine Reihe von weltweiten Bezugssystemen, die alle auf die Raumfahrt und ihren Impuls zu verstärkter internationalen Zusammenarbeit innerhalb der Naturwissenschaften zurückgehen. Diese "Weltsysteme" begannen mit dem WGS 60 aus der Zeit der ersten Erfolge von geodätischen Satelliten, die eine 10 mal genauere Erdvermessung als vorher erlaubten. Bald jedoch wurde dieses Bezugssystem durch das WGS 72 ersetzt, auf dem die Dopplernavigation mit dem Transit-Satellitensystem NNSS beruht. Im WGS 84-System mußte die Ellipsoidachse nur mehr um 2 Meter auf a = 6378137 m verändert werden (siehe auch GRS 80), doch wurden physikalische Parameter für ein genaueres Erdmodell, vor allem für ein detaillierteres Erdschwerefeld und für die GPS- Navigation, hinzugefügt.  Wide-Body Umgangsssprachlicher Fachbegriff für Großraumflugzeuge mit großem Rumpfdurchmesser und zwei Mittelgängen (double aisle). Der Begriff kam in den späten 60er Jahren auf, als erstmals derartige Verkehrsflugzeuge konzipiert wurden und ansonsten Verkehrsflugzeuge mit einem schlankeren Rumpf und nur einem Mittelgang (single aisle, dann genannt "Narrow Body") gängig waren. Die ersten Widebodies waren die Boeing 747, DC-10, Lockheed TriStar und der Airbus A300.  Widerstand "Alles Fliegen ist Erzeugen von Luftwiderstand, alle Flugarbeit ist Überwinden von Luftwiderstand." Zitat Otto Lilienthal. Widerstand eines Objekts gegen die Bewegung durch ein flüssiges oder gasförmiges Medium. Bei Luftfahrzeugen ist der Widerstand eine der vier Grundkräfte des Fliegens. Er wirkt dem Schub entgegen. Es gibt zwei Grundarten von Widerstand. Profilwiderstand wird durch Reibung verursacht. Außenhaut, Antennen, Fahrwerk und anderes Beiwerk erzeugen Profilwiderstand, der im Verhältnis zum Quadrat der Geschwindigkeit des Luftfahrzeugs zunimmt. Induzierter Widerstand ist ein Nebenprodukt von Auftrieb. An der Flügelspitze bewegt sich Luft vom Hochdruckbereich unter dem Flügel zum Niederdruckbereich darüber. Die zur Bildung dieser Wirbel verbrauchte Energie erweist sich als induzierter Widerstand, der in dem Maße zunimmt, wie die Geschwindigkeit gegen Luft sinkt.  Wind Ausgleichende Luftbewegung zwischen hohem und tiefem Luftdruck, die um so stärker ist, je größer die Luftdruckunterschiede sind. Bei einer nicht rotierenden Erde würde der Wind entsprechend dem Luftdruckgefälle geradlinig vom Hoch ins Tief wehen. Die ablenkende Kraft der Erdrotation (Corioliskraft) bewirkt jedoch das Ablenken des Windes (nach rechts auf der Nordhalbkugel, nach links auf der Süd- halbkugel). Diese Ablenkung kann in der freien Atmosphäre (oberhalb 1000m) etwa 80 Grad betragen, in Bodennähe jedoch wegen der mehr oder weniger starken Reibung erheblich weniger.In der freien Atmosphäre weht daher der Wind annähernd isobaren- bzw. isohypsenparallel. In Bodennähe bewirkt die Reibung somit im Tiefdruckgebiet ein Einströmen der Luft ins Druckzentrum (und daher Aufsteigen im Zentrum = Wolkenbildung) bzw. im Hochdruckgebiet ein Ausströmen (und daher Absinken im Zentrum = Wolkenauflösung). Die Feststellung der Windrichtung erfolgt mit der Windfahne oder dem Windsack. Dabei gilt immer als Richtung, woher der Wind weht (Achtung: für Meeresströmungen umgekehrt). Die Maßeinheiten des Windes: Meter pro Sekunde (m/s), Kilometer pro Stunde (km/h), Knoten (kt - seit 1949 im Luftverkehr verbindlich) und Beaufort-Skala (Stärke 1-17). Achtung:  Alle Winde die von ATC gemeldet werden beziehen sich auf Magnetisch Nord (MN). Alle Winde aus Met-Reports und auf Met-Karten beziehen sich auf Geographisch Nord (TN).  Windenstart Der Windenstart oder Windenschlepp bezeichnet eine sehr wirtschaftliche Startmethode, bei der ein Segelflugzeug, Hängegleiter oder Gleitschirm über eine Startstrecke von einigen hundert Metern mit Hilfe einer am Boden stehenden Motorwinde stark beschleunigt wird, abhebt und sich auf eine Höhe von ca. 300 - 600 m ziehen läßt (abhängig von Seillänge, Motor- leistung und Wind). In Deutschland ist der Windenstart die verbreitetste Startart, in Frankreich z.B. ist dies aber der F-Schlepp. Zur Startvorbereitung wird das Seil mit einem Motorrad oder Auto (Lepo) auf dem Schleppgelände ausgezogen. Am anderen Ende der Startstrecke wird das Fluggerät mit einer Auslöseklinke eingehängt. Sobald der Windenfahrer die Winde startet und anfängt das Seil aufzurollen, wird das Fluggerät angezogen. Aufgrund dieser Zugkraft beginnt das Fluggerät aufzusteigen und gewinnt an Höhe. Ist das Fluggerät über der Winde angekommen, wird das Seil ausgeklinkt (bzw. es klinkt automatisch aus) und es fällt an einem kleinen Seilfallschirm zur Winde herunter. Segelflugzeuge verfügen heute meist über Bugkupp- lung und Schwerpunktkupplung. Ausschließlich die Schwerpunktkupplung kann für den Windenstart verwendet werden. Zu den Gefahren beim Windenstart gehört die Startunterbrechung (durch Seilriß oder Fitz auf der Seiltrommel), sowie das überziehen. Gegen Überlastung der Flugzeugzelle, die beim Windenstart extrem beansprucht wird (obwohl man als Pilot davon nichts merkt), setzt man Sollbruchstellen ein, die es in verschiedenen Bruchlaststufen gibt. Farbe schwarz braun rot blau weiß gelb grün Bruchlast [daN] 1000 ± 100 850 ± 85 750 ± 75 600 ± 60 500 ± 50 400 ± 40 300 ± 30  Windkanal Anlage zur Untersuchung von Strömungsvorgängen und deren Wirkung an Körpern. Der zu unter- suchende Körper wird fest installiert und einer Luftströmung ausgesetzt. Gemessen werden können lokale Geschwindigkeiten, Drücke, Kräfte (z.B. Auftrieb, Widerstand) und Momente. Mit Methoden zur Strömungsvisualisierung können Stromfäden sichtbar gemacht werden. Je nach Größe des Wind- kanals können Originale oder Modelle (Ähnlichkeitsgesetze!) untersucht werden. Der Vorteil des Windkanals ist die Umkehrung der relativen Bewegungen von Körper und Luft (real: stehende Luft, bewegter Körper). Dies hat keinen Einfluß auf die Physik, man allerdings so wesentlich besser messen und beobachten. Windkanäle gibt es heute für alle erfliegbaren Höhen und Geschwindigkeitsbereiche. Man unterscheidet Windkanäle mit offener Meßstrecke (Freistrahl) und mit geschlossener Meßstrecke. Die Meßstrecke wird meist horizontal (selten vertikal - Hubschrauber, Trudelverhalten) durchströmt. Außerdem unter- scheidet man Windkanäle mit offenem oder geschlossenem Kreislauf. Je nach der in der Meßstrecke erreichbaren Geschwindigkeit unterscheidet man Unterschall-, Überschall- und Hyperschallkanäle. Für den Segelflugzeugbau interessant sind sog. Laminar-Windkanäle.  Windmühlenbetrieb Bezeichnung für einen Betriebszustand von Propellertriebwerken bei dem im Flug von der Luftschraube Leistung zum Triebwerk übertragen wird. Windmühlenbetrieb tritt bei Leistungsabfall bzw. Triebwerks- ausfall auf wenn die Luftschraube nicht in Segelstellung gebracht wird. Beim Windmühlenbetrieb entsteht ein großer zusätzlicher Widerstand. Windmühlenbetrieb kann jedoch auch genutzt werden um das Triebwerk im Flug ohne Benutzung des Anlassers zu starten.  Windscherung (wind shear) Eine Windscherung ist eine plötzliche scharfe Änderung der Stärke und/oder der Richtung des Windes. Windscherungen machen sich für den Piloten in plötzlichen horizontalen und vertikalen Windände- rungen längs des Flugweges und in starken Turbulenzen bemerkbar. Die wichtigsten Arten sind Windscherungen bei einer Inversion in niedriger Höhe, vertikale Windscherungen im Bereich von Front- flächen, von Gewittern, in Verbindung mit nächtlichen Low Level Jets, ferner in lokalen Windsystemen oder infolge orographischer Einflüsse. Windscherungen können zu strukturellen Überlastungen des Flugzeugs und zu heftigem Durchsacken oder Hochsteigen führen (Schwankungen der Eigen- geschwindigkeit und Sinkrate), was vor allem im Landeanflug aber auch beim Start sehr gefährlich, zumindestens aber unangenehm sein kann. Zur Unfallvermeidung wurden an besonders gefährdeten Flugplätzen Böen- und Windshear-Warnsysteme errichtet. Sie bestehen aus zahlreichen Windmessern und Drucksensoren, die großflächig speziell im An- und Abflugbereich aufgestellt sind um die Intensität und den Weg von Gewitterzellen zu verfolgen, mit dem Ziel, rechtzeitig Warnungen an Piloten herausgeben zu können. Neuerdings ermöglichen Doppler-Radar und Windprofiler eine wesentlich bessere (dreidimensionale) Erfassung der Windscherung längs des Flugweges.  Winggrid Vom Schweizer Ingenieur Dr. Ulrich La Roche entwickelte spezielle Flügelendstücken zur Verringerung des induzierten Widerstandes. Mittels Winggrids versucht man den immer entstehenden kompakten Randwirbel an den Tragflächenenden in mehrere kleinere Wirbel zu spalten, die sich überlagern und somit abzuschwächen. Ausgehend von genauen Beobachtungen an Bussarden und anderen Landseglern (Vorarbeiten von Küppers) entwickelte er in Zusammenarbeit mit der ETH Zürich das Winggrid, ein paralleles Flügelgitter, das inzwischen mit einem umgebauten Motorsegler im Rahmen des Progrid-Projektes (1997) getestet wurde. Durchgesetzt haben sich die "Fingerwinglets" bis heute jedoch nicht, da sie offensichtlich nicht nur positive Eigenschaften besitzen (Schnellflug). Abb.: a) Winggrid an UL-Flugzeug DynAero; b) "Winggrid" eines Kondors; c) Motorsegler Stemme S10 d) Motorsegler Prometheus und Visualisierung der Wirbelzöpfe durch Rauchkörper  Winglet Bezeichnung für aerodynamische Hilfsmittel in Form von meist senkrecht stehenden Flächen, die an den Enden eines Tragflügels angebracht sind um den induzierten Widerstand zu verringern. An den Flügelspitzen kommt es durch den Druckausgleich zwischen Ober- und Unterseite des Tragflügels zu einem Randwirbel, der für den induzierten Widerstand verantwortlich ist. Winglets behindern diese ungewollte Strömung und sorgen so für Widerstandsreduktionen bis zu 10%. Zusätzlich verbessern sie die Performance im Steigflug. Allerdings verursachen Winglets durch ihre Anwesenheit einen zusätzli- chen Profilwiderstand und erhöhen die Masse des Tragflügels. An Verkehrsflugzeugen werden Winglets heute gern geordert, vor allem aber weil sie modern wirken und zusätzliche Werbefläche entsteht. Beispiele für Winglets an Airbus 340 und A 320, eine CFD-Simulation und am Segelflugzeug DG-1000 Auch wenn sie anders aussehen, sind Winglets von den Flügelspitzen der Vögel abgeschaut. Lange Schwungfedern, die fächerförming und in der Höhe gestaffelt gespreizt werden, sorgen bei Vögeln für bessere aerodynamische Eigenschaften. Im Segelflugzeugbau werden Winglets bereits seit ca. 20 Jahren eingesetzt. Die bislang größten Winglets finden sich bei der Boeing 737-800 mit 2,40 m Höhe.