5.1 Aerodynamik (Strömungslehre)
Aerodynamics (airflow)
Um zu fliegen, braucht ein Flugzeug Auftrieb. Für die Erklärung, wie der Auftrieb entsteht, gibt es zwei Möglichkeiten:
- Actio ist gleich Reactio. Nach dem dritten Newtonschen Gesetz hat jede Kraft eine gleiche, aber entgegengesetzt gerichtete Gegenkraft. Durch die Stellung des Flügels wird der Luftstrom nach unten abgelenkt. Dies ergibt eine Reaktionskraft nach oben.
- Bei der Umströmung des Flügelprofils sind die lokalen Geschwindigkeiten über dem Profil größer als unter dem Profil. Strömt die Luft schneller, sinkt der Luftdruck. Hinter diesem Phänomen steht das Gesetz von Bernoulli, wonach eine Erhöhung der Geschwindigkeit eines Gases mit einer Abnahme des Drucks einhergeht. Aufgrund des Geschwindigkeitsunterschieds des Luftstroms zwischen der Unterseite und der Oberseite des Flügelprofils entsteht ein Druckunterschied zwischen der Unterseite und der Oberseite des Flügels. Auf der Unterseite ist der Druck höher als auf der Oberseite. Diese Druckdifferenz erzeugt eine Kraft, die wir den Auftrieb des Flügels nennen.
Wie das im Einzelnen zusammenhängt lernst du in diesem Kapitel. Dabei geht es insbesondere um Strömungen.
In Abb. 5.1.1 (Stromlinien) umströmen Luftteilchen ein Hindernis. Ihre Bahnen sind als Stromlinien eingezeichnet. Passieren verschiedene Luftteilchen nacheinander denselben Ort, so werden sie sich auf derselben Stromlinie weiterbewegen. Stromlinien verlaufen in der Regel mehr oder weniger parallel. Sie können sich einander annähern (z.B. über dem Hindernis) oder voneinander entfernen (z.B. hinter dem Hindernis).
Wenn du vor dem Start bei stärkerem von vorn wehendem Wind im Segelflugzeug sitzt und wartest, kannst du den Steuerknüppel benutzen, um den Flügel horizontal zu halten. Das Flugzeug steht still, trotzdem wirken die Querruder. Ihre Ausschläge bewirken aerodynamische Kräfte – ebenso wie wenn das Flugzeug fliegt.
Es ist also gleich, ob ein ruhender Körper mit einer bestimmten Geschwindigkeit angeströmt wird, oder ob er sich mit dieser Geschwindigkeit durch ruhende Luft bewegt.
Ein Ballon kann in der Luft stillstehen. Ein Flugzeug braucht immer eine ausreichende Vorwärtsgeschwindigkeit gegenüber der Luft. Es muss genügend angeströmt werden, damit der erforderliche Auftrieb erzeugt werden kann.
Die Strömungslehre untergliedert sich in die nachfolgenden Kapitel:
- 5.1.1 Grundlagen
- 5.1.2 Zweidimensionale Strömung um ein Profil
- 5.1.3 Dreidimensionale Strömung um Flügel und Rumpf
- 5.1.4 Der Widerstand
- 5.1.5 Bodeneffekt
- 5.1.6 Start- und Landehilfen
- 5.1.7 Grenzschicht
- 5.1.8 Störende Einflüsse auf die xxxxx.Aerodynamik
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