mini|Windenstart von Segelflugzeugen mini|Übergang eines Segelflugzeugs in die Steigflugphase mini|Segelflugzeug in der Steigflugphase mini|Segelflugzeug nach dem Ausklinken
Der Windenstart ist eine Technik, mit der ein Luftfahrzeug ohne eigenen Antrieb auf eine für den Weiterflug ausreichende Geschwindigkeit und Höhe gebracht wird. Dabei wird es mit einem langen, an einer Seilwinde befestigten Seil in die Luft gezogen. Am höchsten Punkt der Bahn wird die Verbindung zwischen Seil und Luftfahrzeug getrennt und das Luftfahrzeug fliegt frei weiter.
Windentypen Aufrollwinden
mini|Trommelwinde mit sechs Seilen mini|Stationäre Aufrollwinde für Drachen und Gleitschirme
Obwohl die Schleppwinde zum Transport meist mobil ist, behält die Aufrollwinde während der ganzen Schleppaktion einen festen Standort. Die Schleppwinde besteht aus einem Motor, der über eine zugkraftregelnde Mechanik eine Seiltrommel antreibt. Die Aufrollwinde ist die am meisten verwendete Variante.
Zur Startvorbereitung wird das 400 bis 3000 m lange Seil mit einem Auto oder Motorrad (in Fliegerkreisen meist Lepo genannt) auf dem Schleppgelände ausgezogen und das freie Ende an der Schleppkupplung des Fluggerätes eingehängt. Sobald der Windenfahrer die Winde startet und anfängt das Seil aufzuspulen, wird das Fluggerät angezogen und durch die Zugkraft beschleunigt; es steigt auf. Diese Phase des Windenstarts verlangt von Pilot und Windenfahrer besondere Konzentration. Die Beschleunigung liegt beim Schlepp von Segelflugzeugen bei 2 bis 4 Sekunden von 0 auf 100 km/h.
Begrenzt wird die erreichbare Höhe durch die Länge der Schleppstrecke sowie durch die Steigleistung des Fluggeräts und durch die Windstärke. Im Segelflug werden üblicherweise Seillängen um die 1000 m verwendet, wobei in Einzelfällen bis zu 3000 m (Höhenwindenstart) zu finden sind. Die Schlepphöhe beträgt bei Windstille etwas weniger als die halbe Seillänge, bei starkem Gegenwind etwas mehr.
Abrollwinden Hierbei ist die Seilwinde an einem Kraftfahrzeug (Auto, Motorrad, Boot) montiert. Das Seil ist auf der Trommel aufgewickelt. Das Ende des Seils wird an der Auslöseklinke das Fluggerätes eingehängt.
Dann fährt das Fahrzeug los und die Seilwinde beginnt, das Seil abzuspulen. Da man das Seil von der gebremsten Seiltrommel langsamer abrollen lässt als das Fahrzeug fährt, wird eine voreingestellte Zugkraft auf das Fluggerät ausgeübt; es beginnt aufzusteigen und gewinnt an Höhe.
Begrenzt wird die erreichbare Höhe geometrisch durch die Sekantenlänge des zuletzt bestehenden Seilbogens (= etwas weniger als die freie Seillänge) und durch die drei Faktoren Länge der fahrbaren Strecke, Steigleistung des Fluggeräts und Windstärke.
Schleppvorgang Beim Segelflugzeug
mini|links|Ka8 am Windenseil
Beim Start von Segelflugzeugen werden üblicherweise Aufrollwinden mit einer Leistung von 130–250 kW und einer Seillänge von 1000 bis 1200 m verwendet (in Einzelfällen 600 bis 3000 m), typische Seillasten sind etwas größer als das Flugzeuggewicht. Die optimale Schleppgeschwindigkeit für ein Segelflugzeug hängt vom Flugzeugtyp ab und beträgt zwischen 80 und 120 km/h, empfohlen wird das 1,3- bis 1,7-Fache der Mindestgeschwindigkeit. Nach der Startphase ist die Steiggeschwindigkeit wegen des steilen Steigwinkels des Fluggerätes erheblich größer als die Aufrollgeschwindigkeit.
Den Windenstart unterteilt man in drei Phasen.
Anschleppen und abheben
mini|Windenstart aus 8 Einzelbildern montiert mini|Windenstart an der Wasserkuppe
Zu Beginn zieht der Windenfahrer langsam das Seil ein, bis es straff zwischen Segelflugzeug und der Winde liegt. Dann wird das Flugzeug durch die Winde über dessen Abhebegeschwindigkeit beschleunigt. Nach dem Abheben muss der Pilot darauf achten, innerhalb der ersten fünfzig Meter Höhengewinn nicht zu steil aufzusteigen (maximal 30° Steigwinkel): reißt das Schleppseil oder fällt der Seilzug durch eine Störung an der Winde (z. B. Motor oder Getriebe) aus, verliert das Flugzeug sehr schnell an Fahrt; es bleibt dann sehr wenig Zeit, es wieder in Normalfluglage zu bringen, bevor die Mindestgeschwindigkeit unterschritten wird und ein Abreißen der Strömung durch Überziehen erfolgt.
Hierbei ist zu beachten, dass die Mindestgeschwindigkeit durch die Seillast um den Faktor 1,3 bis 1,7 erhöht ist. Eine lastunabhängige Einschätzung des erlaubten Anstellwinkels zur Vermeidung eines Strömungsabrisses kann mittels Seitenfaden erfolgen.
Steigflug Ab Erreichen der Sicherheitshöhe von etwa 50 m kann der Pilot sich allmählich stärker an das Seil „hängen“, das heißt unter Beachtung der optimalen Geschwindigkeit – je nach Flugzeug zwischen 80 und 140 km/h – mit dem Höhenruder die Geschwindigkeit steuern. In der Regel steigt dann das Segelflugzeug mit 45–50° und etwa 10–20 m/s.
Endphase, Ausklinken In der letzten Phase des Starts lässt der Seilzug, da der Windenfahrer das Gas herausnimmt, nach. Der Pilot lässt das Höhenruder nach, um das Segelflugzeug in Normalfluglage zu bringen.
Am höchsten Punkt des Schlepps wird das Seil aus der Schleppkupplung ausgeklinkt. Bei Segelflugzeugen geschieht dies meist automatisch, sobald der Winkel zwischen Seil und Flugzeugrumpf ca. 70° überschreitet. Der Pilot kann die Kupplung aber auch jederzeit manuell auslösen. Das Kupplungsstück am Seilende fällt dann an einem kleinen Seilfallschirm herunter. Bis das Seilende am Boden ist, wird das Seil weiterhin eingezogen und auf Spannung gehalten.
Die im Windenstart erreichte Höhe ist von vielen Faktoren abhängig. Den größten Einfluss hat die Länge des Windenseils, welche durch die Größe des Flugplatzes begrenzt wird. Üblicherweise beträgt die Länge ca. 1000 m, was im Regelfall Schlepphöhen von durchschnittlich ca. 400 m ermöglicht. Bei sehr langen Schleppstrecken wurden auch schon über 1500 m Schlepphöhe erreicht.Ad Kennes: Lierstart in de sneeuw tot FL50 KAC (Winchlaunch in snow. Up to FL50 or 1550 m. KAC (B)) youtube.com, 30. Januar 2010, veröffentlicht am 1. Februar 2010, abgerufen am 7. November 2013. – Video 7:08, Losrollen bis Ausklinken dauert 1:55, Start erfolgt am Militärflugplatz Weelde, Belgien nur wenig über Meereshöhe.
Kommunikation In der Regel erfolgt die Kommunikation zwischen Startstelle und Winde per Telefon oder Funk, seltener auch mittels Lichtzeichen.
In Deutschland ist nach Segelflugsport-Betriebs-Ordnung (SBO) eine betriebssichere Sprechverbindung vorgeschrieben; die Verwendung des Flugfunks ist nicht erlaubt.Deutscher Aeroclub e. V.: Segelflugsport-Betriebs-Ordnung (pdf), Abruf 22. Dezember 2025 Als Vorteil dieser Regelung gilt die reduzierte Inanspruchnahme des Flugfunks durch den Windenstartbetrieb; Nachteil davon ist eine fehlende direkte Verbindung zwischen Pilot und Windenfahrer: Möchte der Pilot dem Windenfahrer zum Beispiel eine zu hohe oder zu niedrige Schleppgeschwindigkeit melden, so muss er das per Flugfunk dem Startleiter mitteilen, der das per Feldtelefon dem Windenfahrer übermittelt, dies mit großer zeitlicher Verzögerung und eventuellen Verständigungsfehlern. Andererseits wäre es bei Verwendung des Flugfunks möglich, dass die Kommunikation durch (vor allem längere) Funksprüche unbeteiligter Luftfahrzeuge ganz abbricht oder noch längere Verzögerungen entstehen als bei der betriebssicheren Kommunikation über den Startleiter.
Heutzutage ist die Qualität des Flugfunks stark verbessert. In Frankreich und in der Schweiz ist es aus diesem Grund üblich, dass Pilot und Windenfahrer über den Flugfunk auf der normalen Platzfrequenz direkt miteinander kommunizieren.Windenstartkommunikation per Funk in Frankreich Somit kann der Windenfahrer direkt die Startmeldung des Piloten und eventuelle Hinweise zum Schleppvorgang hören sowie dem Piloten mitteilen, wann er zum Ausklinken den Seilzug nachlassen soll und gegebenenfalls ob er bei Seitenwind vorhalten soll. Bei der üblicherweise kleinen Auslastung der Flugfunkfrequenzen an Segelfluggeländen spielt diese zusätzliche Inanspruchnahme des Flugfunks meist keine große Rolle.
Bei stark belasteten Flugfunkfrequenzen ist es üblich, an der Winde nur einen Funkempfänger zu installieren. Dadurch entsteht keine zusätzliche Belastung der Frequenz, der Windenfahrer kann jedoch Hinweise zum Schlepp direkt mithören, die sonst mit zeitlicher Verzögerung durch den Startleiter übermittelt werden würden.
Galerie
Forschung Zwischen den Jahren 2008 und 2010 befassten sich Studierende und wissenschaftliche Mitarbeiter am Lehrstuhl für Flugdynamik (später dann Institut für Flugsystemdynamik) der RWTH Aachen unter der Leitung der Professoren W. Alles sowie D. Moormann mit der flugmechanischen Modellierung des Windenstarts. Schwerpunkt der Arbeiten war das Schaffen von Modellen zur Abbildung der Interaktion zwischen Flugzeug, Winde, Seil, Pilot und Windenfahrer.C. Santel: Numeric Simulation of a Glider Winch Launch, Studienarbeit, Lehrstuhl für Flugdynamik, RWTH Aachen (2008).C. Santel: Numeric Simulation of Glider Winch Launches, Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2009, Aachen (2009). Diese Modelle erlauben eine Flugleistungsanalyse im Windenstart.A. Gäb und C. Santel: Simulation of Glider Winch Launches, Technical Soaring 35(3), pp. 78–84, (2011). Später wurden sie um aerodynamische Modelle zur Abbildung der aerodynamischen Effekte an den Steuerflächen des Flugzeugs ergänzt.C. Santel: An Investigation of Glider Winch Launch Accidents Utilizing Multipoint Aerodynamics Models in Flight Simulation, Diplomarbeit, Institut für Flugsystemdynamik, RWTH Aachen (2010). Wichtige Ergebnisse der Simulationen sind unter anderem: Das Seilgewicht spielt eine kleine Rolle für die Ausklinkhöhe, der Luftwiderstand des Seils, oft vernachlässigt, ist mindestens genauso wichtig. Mit höherer Seillast können bessere Ausklinkhöhen erreicht werden.
Beim Hängegleiter mini|Windenstart eines Hängegleiters
Auch beim Windenstart eines Hängegleiters benötigt man neben dem Piloten und einem Windenfahrer noch einen Startleiter, sofern der Pilot keine bedienfreie Sprechfunkverbindung zum Windenfahrer hat. Da der Pilot beim Start beide Hände zum Steuern des Fluggeräts benötigt, kann er nicht zusätzlich die Sprechtaste eines Funkgeräts bedienen. Der Startleiter ist dann für die Kommunikation (Funk) zwischen Pilot und Windenfahrer zuständig. Zudem überwacht er den Start und greift notfalls eigenständig per Funk ein.
Im Unterschied zum Gleitschirmstart ist der Pilot durch zwei Gabelseile vor dem Seilfallschirm mit dem Schleppseil verbunden. Das kürzere der beiden Seile wird oberhalb des Steuerbügels (der Basis) geführt und in die Schleppklinke eingehängt, das Längere unterhalb davon.
Der komplette Schlepp gliedert sich in sechs Phasen auf:
Am Boden In dieser Phase werden die letzten Vorbereitungen zum Starten getroffen. Am besten lässt sich das Procedere anhand der Kommandos, die zwischen Pilot und Windenfahrer ausgetauscht werden, veranschaulichen. Der Startleiter steht dabei einige Meter neben dem Piloten und gibt die Kommandos des Piloten an den Windenfahrer und umgekehrt weiter.
Startleiter an Winde Zuerst muss der Pilot angemeldet werden. Hierzu werden an den Windenfahrer folgende Informationen übermittelt: Name des Piloten Gewicht des Piloten: Lebendgewicht, zu dem man üblicherweise noch 10 kg dazu addiert. Dies dient dazu, den Zugkraftbegrenzer an der Winde entsprechend einzustellen. Typ des Hängegleiters: Hersteller und Typenbezeichnung An welchem Seil ist der Pilot eingehängt, falls mehrere Schleppseile ausgelegt sind.
Pilot an Winde: „Pilot und Gerät startklar“ Der Pilot bestätigt damit, dass er den 5-Punkte-Check gemacht hat (Gurtzeug verschlossen, Probeliegen, ob Gurtzeug mit Gleiter verbunden usw.).
Winde an Pilot: „Winde startklar“ Dient als Bestätigung der vorherigen Meldung und besagt, dass der Windenfahrer die Winde in Betrieb genommen hat.
Pilot an Winde: „Pilot eingehängt“ Der Pilot bestätigt, dass er am Hängegleiter eingehängt ist und dies vom Startleiter überprüft wurde.