Diskussion:Tragfläche

Funktionsprinzip

"Unstrittig ist, dass das Fliegen eines Flugzeugs auf der Erzeugung von Auftrieb mittels Grenzschichtströmungen der Luft entlang der Tragflächen (Coandă-Effekt) beruht."

falsch. grenzschichtströmungen sind entscheidend für den reibungswiderstand. mit auftriebserzeugung haben sie nicht so viel zu tun.

"Beim Start bildet sich an der hinteren Kante der jeweiligen Tragfläche ein starker Anfahrwirbel. Da Wirbel auf Grund der Drehimpulserhaltung nur paarweise auftreten, bewirkt diese Wirbelbildung, dass die bereits beim Anfahren des Flugzeugs um die Tragfläche in Richtung Hinterkante entstehende Strömung („Fahrtwind“) an der unteren Tragflächenseite gegenüber der oberen Tragflächenseite verlangsamt wird."

falsch. namentlich genannt wird hier der anfahrwirbel, beschrieben aber der zirkulationswirbel. dieser ist zwar der wichtigere, bleibt aber ungenannt. (der anfahrwirbel reißt nämlich beim anrollen vom tragflügel los und dissipiert. er bewirkt eigentlich garnichts. vielleicht etwas staub auf der runway.)

"Dies bewirkt bereits eine Auftriebskraft, die jedoch geringer ist als die Schwerkraft. Infolge des Anstellwinkels der Tragflächen wird die Strömungsgeschwindigkeit an der Tragflächenoberseite weiter erhöht. Mit zunehmender Startgeschwindigkeit nimmt der auf der Tragflächenoberseite infolge der größeren Strömungsgeschwindigkeit entstehende Unterdruck zu (Bernoulli-Effekt)"

falsch. die schnellere strömung kann keinen unterdruck erzeugen. sie beschleunigt ja erst deswegen, weil sie in ein gebiet mit (auf andere weise erzeugtem) unterdruck hineingesaugt wird.

"bis er schließlich so stark wird, dass das Flugzeug an den Tragflächen eine entgegen der Erdanziehungskraft (Kraft gleich Gegenkraft, drittes Newton´sches Gesetz) nach oben gerichtete Auftriebskraft erfährt, die die Schwerkraft übersteigt:"

falsch. die relation zwischen auftriebskraft und erdanziehung hat doch nichts mit newtons "actio = reactio" zu tun!! die erzeugung der auftriebskraft durch beschleunigung von luftmassen in gegenrichtung zum auftrieb allerdings schon. im dritten axiom werden kraft und gegenkraft übrigens als stets gleich groß postuliert; sie können sich nicht gegenseitig "übersteigen".

"Das Flugzeug hebt von der Startbahn ab und fliegt. Druckdifferenzen entstehen in Strömungsfeldern, wenn durch Hindernisse gekrümmte Stromlinien erzwungen werden."

richtig!! und nicht durch bernoulli!!

"Die Analyse der Krümmungen in realen Strömungen um Hindernisse erschließt die Druckverteilung an Profilen. Empirisch zeigt sich, dass der Unterdruck an der Oberseite relativ stärker ausgeprägt ist als der Überdruck an der Unterseite. Um den Eintritt dieses Effekts zu beschleunigen und die gegenüber der Tragflächenunterseite größere Strömungsgeschwindigkeit entlang der Tragflächenoberseite zusätzlich zu erhöhen, sind die Tragflächen so geformt (gewölbt), dass der Strömungsweg über die Tragflächenoberseite länger ist, als der Strömungsweg an der Unterseite."

falsch. gerade bei modernen profilen unterscheiden sich die weglängen nur noch um wenige prozent.

"Dies ermöglicht gleichzeitig, den Anstellwinkel im Reiseflug möglichst gering zu halten und insbesondere bei Passagierflugzeugen den Reisekomfort zu erhöhen."

falsch. wenn ich den anstellwinkel gering halten will, kann ich das besser mit flachem profil. verändert wird der anstellwinkel in flug mit dem höhenruder . je höher die geschwindigkeit, desto flacher der anstellwinkel. wahrscheinlich meint dar autor aber die wölbungsverändeung durch die klappensysteme.

"Die Form des Tragflügels ist auch entscheidend für eine laminare bzw. turbulente Grenzschichtströmung, die über die Qualität des Auftriebs entscheidet (Verhältnis von Auftriebs- zu Widerstandskraft)."

falsch. die form des profils entscheidet mit über den umschlag von laminarer zu turbulenter grenzschichtströmung, dazu geschwindigkeit und lauflänge der strömung sowie die zähigkeit der luft; letztere werden zusammengefaßt in der reynoldszahl.

"Grundsätzlich erzeugt jedoch jede flache Form einen Auftrieb, sofern sie mit einem Anstellwinkel schräg zur Luftströmung gehalten wird. Beispiele hierfür sind ein Papierflieger oder die aus dem fahrenden Auto gehaltene Hand. Da die Auftriebserzeugung immer gleich funktioniert, sind Flugzeuge mit allen Flügelprofilen in der Lage, grundsätzlich auch auf dem Rücken zu fliegen."

??? dann spielt das gewölbte profil doch nicht so die große rolle?

"Bei Strömungsabriss endet auch der Auftrieb."

falsch. er "endet" nicht, sondern er pulsiert stark, so etwa um die hälfte des zum fliegen benötigten wertes

"Die Größe der Auftriebskraft ist abhängig von Geschwindigkeit, Anstellwinkel und Tragflächengeometrie."

falsch. von geschwindigkeitsquadrat, anstellwinkel/auftriebsbeiwert des profiles, luftdichte und flügelfläche.

"Während sich die Geschwindigkeit mit der Antriebsleistung und durch Änderung der Flughöhe ändert, kann der Anstellwinkel mit dem Höhenruder verändert werden. Selbst die Tragflächengeometrie ist während des Fluges veränderbar, z. B. mit Hilfe der Landeklappen."

falsch. landeklappen verändern das profil der tragfläche, also die wölbung. nur schwenkflügler können ihre tragflächengeometrie verändern.

"Die nach oben gerichtete Auftriebskraft entspricht der vertikalen Impulsänderung pro Zeiteinheit einer über der Flügelfläche angenommenen Luftmasse nach unten."

der zweite venünftige Satz in diesem Artikel!

"Die Höhe dieser Luftmassensäule steigt aufgrund der Viskosität der Luft mit zunehmender Geschwindigkeit."

warum sollte sie das tun? bei zunehmender geschwindigkeit erfasse ich doch schon mehr luft pro zeiteinheit? außerdem fliege ich dann mit flachstem profil und niedrigstem anstellwinkel?!

"Da der Luftmasse durch ihre Beschleunigung nach unten kinetische Energie zugeführt wird, lässt sich darüber die für den Auftrieb notwendige Leistung bestimmen. Diese kinetische Energie pro Zeiteinheit ergibt sich über E=mv²/2. Da der Impuls pro Zeiteinheit mit m*v konstant sein soll, ergibt sich mit steigender Reisegeschwindigkeit und damit steigender Luftsäule"

???

"erstaunlicherweise ein umgekehrt proportionales Sinken der Auftriebsleistung, da der Anstellwinkel des Flügels verkleinert werden kann. Die zur Überwindung des Luftwiderstandes des Flügels notwendige Leistung steigt allerdings mit steigender Geschwindigkeit in 3. Potenz. Somit ergibt sich für jeden Flugzeugtyp ein Optimum der Reisegeschwindigkeit, bei der die Summe beider Leistungsanteile einen minimalen Kraftstoffverbrauch über die Reisezeit ergibt. Da bei geringer Reisegeschwindigkeit eher die Auftriebsleistung dominant ist, wohingegen bei hohen Geschwindigkeit die Widerstandsleistung überwiegt, haben langsame Flugzeuge (Segler, Doppeldecker, …) eher relativ große Flügelflächen, während schnelle Flieger (Kampfjets) mit relativ kurzen Flügeln konstruiert werden."

(hier wird zu guter letzt noch flügelfläche mit spannweite bzw. streckung durcheinandergeworfen...)

kommentiert von h.h. 28.11.2007

Die Beschreibung des Funktionsprinzipes ist falsch, obwohl dies in gleicher Weise vielfach publiziert wird.

Wenn dieses Funktionsprinzip zuträfe, dürfte zum Beispiel ein Kinderdrachen nicht fliegen. Witerhin gibt es absolut symetrische Tragfächenprofile bei Kunstflugzeugen. Weiterhin könnte nach der beschriebenen Definition ein Flugzeug nicht auf dem Rücken fliegen.

Tatsächlich ist es nur der kleine Anstellwinkel, der die Fläche oben hält. Das Profil der Fläche verhindert nur einen schnellen Abriss der anliegenden Strömung. Mit einem entsprechenden Motor und einem genügend grossen Anstellwinkel fliegt auch ein Scheunentor. Altus 00:02, 26. Jan 2004 (CET)

tach Altus - und wieso hebt dann ein VW-Käfer (ohne Anstellwinkel, Boden parallel zur Straße!) bei ca. 180 km/h ab? Das Funktionsprinzip für den Auftrieb stimmt, und funktioniert bei einem asymmetrischen (!) Profil auch ohne Anstellwinkel! - Gruß -- Schusch 00:33, 26. Jan 2004 (CET)

nabend schusch; nee stimmt nicht; auch der VW Käfer hat nämlich einen Anstellwinkel; dieser ist definiert als der Winkel zwischen der anströmenden Luft (hier natrlich horizontal) und der Verbindungslinie zwischen der Flügelvorderkante (beim Käfer liegt die wahrscheinlich in Höhe der Windschutzscheibe) und dem Flügelende (rückwärtige Stossstange). Das gilt natürlich auch für das asymetrische Profil. Altus 01:05, 26. Jan 2004 (CET)

Flügelvorderkante: vordere Stoßstange, Flügelhinterkante: hintere Stoßstange; warum sollte das nicht so sein? Oder meinst du etwa, der vordere Teil des Autos spielt einfach nicht mit? -- Schusch 11:35, 26. Jan 2004 (CET)

Das Beispiel mit dem Käfer führt zu keinem Ergebnis; da spielen noch andere Faktoren eine Rolle; Verwirbelungen, Stömungsablösungen am Heck (damit starker Unterdruck), die dazu führen, dass die Vorderachse entlastet wird und die Luftströmung den Unterboden erfasst und das Fahrzeug nach oben drückt. Der Käfer fliegt ja dann auch nicht, sondern kippt wahrscheinlich nach hinten. Fakt ist, dass die nach oben gerichtete Kraft an der Tragfläche einfach aus dem Anstellwinkel resultiert. Eine Fläche die keinen Anstellwinkel zu der Strömung hat, erzeugt keinen Auftrieb. Wie gesagt, jedes Flugzeug kann auch auf dem Rücken fliegen; dabei wird nur der Anstellwinkel etwas erhöht. Für den Normalflug wurde sozusagen ein Anstellwinkel eingebaut. Gruss Altus 13:00, 26. Jan 2004 (CET)

Aloha,

es ergibt beides eine nach oben gerichtete Kraft. Aber waehrend der Drache nur deswegen fliegt, weil sich zusammen mit der Schnur ein Kraeftedreieck mit einer Nettokraft nach oben bildet (ohne Schnur wird der Drache instabil und schmiert ab), ist beim Flugzeug das Profil der eigentliche Grund. Die unterschiedliche Stroemungsgeschwindigkeit (obenherum schneller als unterherum) erzeugt Unterdruck auf der Fluegeloberseite und saugt die Tragflaeche nach oben. Flugzeuge mit nach unten gerichter Nase sinken zwar langsam, fallen aber nicht, was sie bei reinem Effekt durch Anstellwinkel tun muessten. Ebenso waeren Segelflugzeuge unmoeglich, da sie ohne Antrieb wie Drachen ohne Schnur abschmieren muessten. Cheers Rivi 13:31, 26. Jan 2004 (CET)

PS: Fuer anspruchsvollen Kunstflug ergibt ein (fast) symmetrisches Profil Sinn, da das Flugzeug oft genug Kopf steht. Dann muss man aber, wie Du schon geschrieben hast, einen sehr grossen Motor einbauen. Den spart man sich mit aerodynamischem Profil. Rivi 13:36, 26. Jan 2004 (CET)

Es gibt einige Kunstflugzeuge mit symetrischem Profil; die Motorleistung hat damit nichts zu tun und sie ist nicht höher als bei anderen Flugzeugen. Der wesentliche Grund für das symetrische Profil liegt in dem besseren Flugverhalten im Rückenflug im Vergleich mit einem asymetrischen Profil. Beispiel: der konstruktiv gewählte Anstellwinkel beträgt, sagen wir: +5 Grad. Damit wäre die Flugzeuglängsachse genau horizontal im horizontalen Normalflug. Im Rückenflug muss nun die Längsachse um 2 x 5 Grad = 10 Grad nach oben zeigen, damit die Flugbewegung horizontal wird. (dies ergibt wieder einen Anstellwinkel von +5 Grad.) Bei einem Flugzeug mit einem stark asymetrischen Profil muss im Rückenflug die Nase viel weiter nach oben gedrückt werden. Dies ergibt einen höheren Widerstand und damit deutlich schlechtere Flugeigenschaften und letztlich auch für den Wettbewerbspiloten wichtig, ein nicht so schönes Flugbild. Das Beispiel mit dem Drachen ist nicht richtig; die Schnur übernimmt die Funktion des Motors. Dass der Drachen abkippen würde, liegt nur daran, dass die Strömung sehr schnell abreisst. Das Profil der Tragfläche verhindert ein schnelles Abreissen der Strömung; verhindert es aber letztlich nicht. Wird der Anstellwinkel zu gross, so reisst auch hier die Strömung ab und die Tragfläche trägt nicht mehr und sie kippt ab. Wie schon oben gesagt, fliegt auch ein Scheunentor, wenn man den richtigen Anstellwinkel wählt und die richtige Anströmgeschwindigkeit. Modellbauer führen dies manchmal vor. Altus 14:10, 26. Jan 2004 (CET)

Natuerlich fliegt auch ein Scheunentor, aber es ist eben nicht richtig, dass dies bei Flugzeugen der dominante Effekt ist. Ob man die Schnur als Moter sieht ist eine semantische Frage, letztlich benoetigt der Drache eine Kraft nach Vorne um Auftrieb zu entwickeln, wohingegen bei aerodynamischem Profil nur Geschwindigkeit in die (Bernoulli-)Gleichung eingeht. Wie gesagt, Flugzeuge mit symmetrischem Profil sind nicht segeltauglich. Fliegen mit aerodynamischem Profil ist energetisch wesentlich guenstiger. Wenn es keine Vorteile haette wuerd's ja keiner einbauen, nicht wahr. Einen Stroemungsabriss verhindert man am einfachsten durch ein Tropfenprofil, es gibt keinen Grund warum dies asymmetrisch guenstiger sein sollte. Rivi 14:30, 26. Jan 2004 (CET)

Die Kraft wird nur benötigt um eine relative Geschwindigkeit zur Luft zu erzielen. Woher diese Kraft kommt ist egal. Beim Segelflugzeug (oder dem sinkenden Flugzeug) kommt sie aus der Masse des Flugzeuges und der Schwerkraft.

Selbstverständlich hat auch das sinkende Flugzeug (bei einem Segelflugzeug handelt es sich auch um ein sinkendes Flugzeug) einen positiven Anstellwinkel zur Luftströmung (relativer Wind). Die Strömung kommt dabei "von schräg unten". Selbstverständlich kann ein Flugzeug mit symetrischem Profil auch segeln!! (jedes Flugzeug kann segeln, je nach Auslegung, etc. besser oder schlechter) Dass ein Drachen oder das besagte Scheunentor schnell "abkippt", hat nur mit der mangelnden Stabilität zu tun. Wenn man ein paar geeignete Stabilisierungsflächen anbringt, "segelt" auch der Drachen, bzw. das Scheunentor ruhig nach unten. Als Beispiel dienen hier die vielen Papierflieger. Altus 14:49, 26. Jan 2004 (CET)

Kurzer Einwand hier. Es gilt immer "Actio gleich Reactio". Egal was das Teil macht, wenn es länger oben bleiben möchte als ein Metallklumpen gleicher Masse, muss irgendwo eine Kraft wirken.

Falls keine Kopplung mit dem Erdboden besteht (z.B. Magnetisch) muß etwas nach unten beschleunigt werden. Und das kann eigendlich nur die Luft sein, außer jemand kommt auf die gloreiche Passagiere nach unten zu schießen um den nötigen Auftrieb zu erreichen :) --Rengels 00:22, 7. Okt 2005 (CEST)

Fortsetzung: Die Form des Tragflächenprofiles (symetrisch, asymetrisch in hunderten von Varianten) wird bestimmt durch die gewünschten Eigenschaften. Langsamflug, Schnellflug, Bandbreite der geflogenen Geschwindigkeiten, etc .etc. Das asymetrische Profil hat Vorteile zu dem symetrischen nur immer im Vergleich zu den gewünschten Eigenschaften. Diese Frage hat aber nichts mit dem Prinzip des Auftriebs zu tun. Altus 14:57, 26. Jan 2004 (CET)

Sorry, aber das stimmt einfach nicht. Die Stabilitaetsuebrlegung (also warum Drachen abkippen) gelten genauso fuer symmetrische Profile. Flugzeuge mit Antellwinkel null oder weniger (weil sie die Nase 'runtenehmen) stuerzen nicht ab wie ein Stein, obwohl sie das nach Deiner Hypothese sollten. Bitte lies' ein Aerodynamik-Lehrbuch, denn so langsam wird es mir zu umfangreich. Herzlichst Rivi 16:27, 26. Jan 2004 (CET)

Diesen letzten Beitrag verstehe ich überhaupt nicht. Der aerodynamische Anstellwinkel ist keine fixe, konstruktive Grösse. Er ergibt sich aus der Richtung der Strömung relativ zum Flugzeug und der Tragfläche (Linie: Spitze-Ende); die Richtung der Strömung wiederum ist von vielen Faktoren abhängig (Wind, Aufwind, Geschwindigkeit des Flugzeuges etc. Ich habe genau das Gegenteil gesagt, was Du verstanden hast. Wenn ein Flugzeug "die Nase nach unten" nimmt, ändert sich der Anstellwinkel nicht unbedingt!! Nichts für ungut. Altus 17:37, 26. Jan 2004 (CET)

Hi, der Winkel der Tragflaeche zum Rumpf ist fest, und sagen wir mal, das Flugzeug ist schnell, so dass die Stroemung waagrecht von vorne kommt. Wenn die Nase jetzt gedrueckt wird, sinkt der Auftrieb nach Deiner Hypothese etwa linear mit dem Winkel (solange die Winkel klein sind...).

Altus: Nein, wenn die Nase nach unten geht, und die Geschwindigkeit gleich bleibt (einfach die Motorleistung reduzieren), bleibt der Anstellwinkel gleich, da die Stömung jetzt ja wiederum von vorn kommt (nicht horizontal) und somit auch der Auftrieb.

Bei Anstellwinkel null (des fluegels gegen den Wind, also den Horizont)

Altus: hier liegt Dein Gedankenfehler: der "Wind", das heisst die Strömung ist immer relativ zum Flugzeug zu sehen; nur im Horizontalflug kommt der "Wind" auch horizontal. Wenn das Flugzeug nach unten oder nach oben fliegt kommt der "Wind" immer dem Flugzeug "entgegen".

geht das Flugzeug in den freien Fall und darunter wird der Auftrieb sogar negativ, d.h. die Kiste wird vom Wind nach unten gedrueckt und muesste sogar schneller fallen als im freien Fall. Das ist nicht der Fall. Die Winddruckkraefte auf den Fluegel sind relativ klein gegen die durch das Bernoullische Gesetz durch die Stroemung erzeugten Kraefte.

Altus: Die "Winddruckkräfte" sind hoch!!

Falls Dir die Stichworte "Kraeftedreieck" "Bernoullisches Gesetz" etc. nichts sagen, bitte ich Dich wirklich Dich einzulesen, denn nur damit ist es echt nachvollziehbar, was an einer Tragflaeche geschieht.

Altus: Das sagt mir durchaus sehr viel, habe mich länger damit beschäftigt. Danke für den Hinweis :))

Eine Einfuehrung findest Du auch z.B. hier [1], wo auch auf die Unterschiede Drache, Papierflieger, Kunstflieger, sonstiges Flugzeug und Vogel eingegangen wird. Mit mehr Formeln auch hier: [2] Cheers Rivi 18:33, 26. Jan 2004 (CET)

Nasdarovje Altus 19:10, 26. Jan 2004 (CET)

Wenn ich recht verstehe, gehst Du davon aus, dass sich das Flugzeug immer in Richtung der Nase bewegt. Das tut es sogar eher selten. Man kann sehr wohl im Steigflug die Nase unter den Horizont druecken, im Horizontalflug erst recht, dann muss man nur die Triebwerksleistung entsprechend erhoehen. Der reine Anstellwinkel der Flaeche spielt eine Rolle, aber er ist eine unvollstaendige Erklaerung des Fluges, dazu kommen noch die Stroemungskraefte, und zu guter letzt, wie ich auch eben aus den angegeben Quellen erst gelesen habe die Richtungsgebung der Stroemung am Fluegelende. Rivi 19:31, 26. Jan 2004 (CET)

Wie das mit dem Steigflug bei Flugzeugnase unter dem Horizont gehen soll, ist mir schleierhaft. Jedenfalls für eine normale Konstruktion. Und nicht kurz nach abrupten Lageänderungen. Natürlich kann man einen Einstellwinkel so gross wählen, dass auch beim Horizontalflug die Flugzeugachse nach unten zeigt. Das ist aber nicht der Regelfall. In der Regel ist das Flugzeug so konstruiert, dass im Horizontalflug die Flugzeuglängsachse auch horizontal ist. (Im Segelflug können natürlich die "Aufwinde" so gross sein, dass man stark "drücken" muss, trotzdem aber steigt. Das ist aber auch nicht der Regelfall. Tatsächlich ist der Staudruck an der Unterseite eine entscheidende kraft für den Auftrieb; dazu kommt noch die durch die Ablenkung der Strömung verursachte Strömungskraft. Danke für die Unterhaltung; war interessant und hilfreich. Altus 20:27, 26. Jan 2004 (CET)

wollte nur mal ein Lob aussprechen - so, wie das gerade von dem Benutzer mit der IP geändert wurde, finde ich die Erklärung des Modells für den Auftrieb recht verständlich -- Schusch 18:14, 1. Jun 2004 (CEST)

hallo habe unter flügelform eine neue form dazugesetzt (quelle kommt noch) Luk 18:29, 15. Sep 2004 (CEST)

nur minimal Bernoulli

Es gibt eine wunderbare Diskussion dieses Themas in dem Buch von Robert L.Wolke "Was Einstein seinem Friseur erzählte" (serie pieper). In dem Kapitel "In Wahrheit war es nicht Bernoulli" ruft er Daniel Bernoulli und Issac Newton höchstpersönlich in den Zeugenstand ! Ich meine, der Wikipedia-Artikel "Tragflächen" muss schleunigst umgeschrieben werden, und auch die entsprechende Bemerkung im Artikel "Fliegen (Fortbewegung)" sollte korrigiert werden. --Nichtbernoulli 11:16, 12. Feb 2005 (CET)

Die beiden angesprochenen Artikel habe ich verändert (den ersten noch anonym unter IP, den zweiten unter meinem Namen) und denke, dass sie nun besser der Realität entsprechen. --MarkusVoget 00:12, 8. Mär 2005 (CET)

Newton vs. Bernoulli

Hallo, grundsätzlich ist es eine der besten Beschreibungen bzw. Erklärungen des von Tragflächen erzeugten Auftriebes im deutschsprachigen Web, da immerhin schon mal auf das dritte Newton´sche Gesetz eingegangen wird, wenn auch nur rudimentär. Es fehlen aber noch absolut entscheidende Dinge!!! Leider habe ich nicht die Muße diesen Text unter Beachtung von Urheberrechtsbestimmungen ins deutsche zu übertragen bzw. zu übersetzen. Aber ich möchte gerne auf ihn hinweisen, damit jemand - falls Lust und Zeit :vorhanden - das tun kann. Das wäre wirklich toll.

Hier der Link:

http://www.aa.washington.edu/faculty/eberhardt/lift.htm

Mr. Nice Fly

Ich stimme zu. Leider werden hier drei verschiedene Erklärungen geliefert, aber wenistens nicht nur Bernoulli. Siehe auch mein Homepage mit Links. --Rengels 00:13, 7. Okt 2005 (CEST)

Wenn ich mich recht besinne hab ich das in der Schule so gelernt: 1/3 Rumpf 2/9Bernoulli 4/9Anstellwinkel

Viele schreiben hier vom Anstellwinkel, meinen aber den (konstruktiven) Einstellwinkel. Eine deutliche Begriffstrennung bringt uns schon mal einen Schritt weiter --Oheite 16:03, 24. Nov 2005 (CET)

In dieser Diskussion muß ich auf die Diskussion von Jeff Reskin unter http://jef.raskincenter.org/published/coanda_effect.html verweisen. Er demonstriert überaus eindrucksvoll mit einfachen Eyperimenten, daß in der Tat der Koanda-Effekt für den Auftrieb maßgeblich ist, nicht der Bernoulli-Effekt. Letzterer wird von ihm mit ca. 2% des Auftiebseffektes angegeben. H. Störrle, 9.1.06

Hallo, ich habe heute ein paar nähere Erläuterungen zum Funktionsprinzip hinzugefügt, die der allgemeinen Verständlichkeit des Artikels dienen sollen.

Den folgenden Satz habe ich entfernt, weil er mir nirgends richtig in den Zusammenhang zu passen schien: "Der Auftrieb ist eine Folge der Trägheit der Luft."

Außerdem habe ich die folgenden beiden Sätze herausgenommen, weil sie meines Wissens so nicht zutreffen: "Die Zirkulation ist die Folge, nicht die Ursache der Auftriebsentstehung. Ebenso ist die höhere Strömungsgeschwindigkeit an der Tragflächenoberseite die Folge, nicht aber die Ursache des Unterdrucks."

Statt dessen gilt, soweit ich weiß: Druck- und Geschwindigkeitsänderung der Luft sind als zwei Seiten der selben Medaille zu betrachten, d.h. sie treten immer gemeinsam auf, ohne dass eine Kausalität in bestimmter Richtung angegeben werden könnte. Das Gleiche gilt für den Zusammenhang von Zirkulation und Auftriebsentstehung.

Letztlich gibt es nur einen ganzheitlichen Prozess der Auftriebsentstehung, den man einfach von verschiedenen Seiten aus betrachten kann: als Nettoablenkung von Luft (mit Bezug auf Newton), als Druckdifferenz zwischen oben und unten (mit Bezug auf Bernoulli), als Geschwindigkeitsdifferenz zwischen oben und unten (wegen Zirkulation), und sicher noch auf viele andere Weisen. Jede dieser Erklärungen liefert aus ihrem je eigenen Blickwinkel ein vollständiges Bild. Es ist somit falsch zu sagen (wie manchmal zu lesen), dass der Auftrieb nur teilweise auf dem einen Effekt (z.B. Newton) und darüber hinaus noch auf einem anderen Effekt (z.B. Bernoulli) beruht. Statt dessen existieren die verschiedenen Erklärungen problemlos nebeneinander, weil sie jeweils einen anderen Aspekt der selben Wirklichkeit in den Blick nehmen. --MarkusVoget 23:30, 27. Feb 2006 (CET)

Hallo,

Im Prinzip stimmt Obiges zwar - nur: der Bernoulli-Effekt (eigentlich ist das ja kein Effekt, sondern eine Energiegleichung) als "Erklärung" für den Auftrieb ist schon deshalb schräg, weil er sich auf ein ziemlich anderes, physikalisches System bezieht. Daniel Bernoulli (und später Euler, in der heute nur ehrenhalber "Bernoulli-Gesetz" genannten Gleichung) beschrieb damit die Verhältnisse in einem idealerweise nicht komprimierbaren, reibungslosen "Fluid", und zwar speziell innerhalb einer Stromlinie oder Potentialströmung oder verschiedenen Querschnitten desselben Stromfadens. Nur unter diesen (und noch ein paar anderen, hier weniger relevanten) Voraussetzungen gilt, daß die Summe aus dynamischem Druck, Schweredruck und statischem Druck konstant ist. Diese Voraussetzungen treffen aber auf die Luftströmumg um eine Flugzeugtragfläche schlicht nicht zu!

Erstens haben wir es hier mit Luft als "Fluid" zu tun, und die ist recht gut komprimierbar - was insbesondere deshalb von Bedeutung ist, weil hier auch die üblichen Strömungsgeschwindigkeiten schon in der Größenordnung (großenteils sogar ziemlich nahe) der Schallgeschwindigkeit liegen. Die von Bernoulli beschriebene Konstanz setzt spontanen, vollständigen Druckausgleich innerhalb des System voraus; der ist aber an einer Luft-Tragfläche mit Strömungsgeschwindigkeiten von ein paar hundert km/h nicht zu erwarten, da bilden sich heftige Komprimierungseffekte aus, da ist überhaupt nichts konstant!

Zweitens ist der zur Erklärung des Auftriebs meist herangezogene Vergleich der Strömungsgeschwindigkeit an Ober- und Unterseite des Profils nach Bernoulli physikalisch nicht korrekt: denn das ist weder dieselbe Stromlinie oder Potentialströmung noch derselbe Stromfaden - und nur innerhalb dieser Grenzen gilt das Bernoulli-Gesetz überhaupt. Die Ober- und Unterseite einer Tragfläche bilden in Wahrheit zwei höchst unterschiedliche Strömungssysteme (z. B. unterschiedliche Dichte des Fluids, oder in Bodennähe der Bodeneffekt), aus denen man erst mal einen Riesenhaufen anderer Effekte herausrechnen müßte, bevor man auch nur qualitativ spekulieren kann, was denn eigentlich Bernoulli dazu sagt...

Drittens ist Luft bekanntlich nicht reibungslos. Solange man - wie Bernoulli - die Verhältnisse in einem Rohr bei Strömungsgeschwindigkeiten von wenigen m/sek betrachtet, kann man das vernachlässigen. Bei >100 m/sek sieht das aber schon ganz anders aus - erst recht bei einer Flugzeugtragfläche, bei der ja gerade die oberflächennahen Strömungsanteile den Hauptteil der Musik spielen. Da spuckt uns allein schon der Reibungswiderstand so kräftig in die Bernoullische Suppe, daß sich aus dem berühmten Gesetz kaum noch was wirklich gesetzmäßiges für die Praxis entnehmen läßt.

Fazit: natürlich hat Bernoulli auch an einer Flugzeugtragfläche seine Gültigkeit - allerdings nur unter soundsovielen, systembedingten Einschränkungen. Und die sind hier so gravierend, daß es unterm Strich ziemlich grotesk erscheint, ausgerechnet diesen theoretischen Ansatz als Angelpunkt für aerodynamische Erläuterungen zu wählen. Sehr viel eleganter erscheint mir da die Betrachtung einzelner Luftteilchen im Strom unter dem Aspekt der Impulserhaltung: daraus lassen sich all die assoziierten Erscheinungen wie Druck- und Geschwindigkeitsunterschiede, Wirbelbildung und Grenzschichtphänomene recht zwanglos und anschaulich ableiten.

Im Übrigen ist die simplifizierende Art, in der bis heute im Physikunterricht (und teilweise sogar noch in Flugschulen...) der Auftrieb mit Bernoulli erklärt wird, schlicht falsch. An einem asymmetrischen Profil mit angeblichem Anstellwinkel Null, das angeblich den Luftstrom nicht nach unten ablenkt, kann auch Bernoulli keinen Auftrieb herzaubern: das ist schon aus Gründen der Impulserhaltung unmöglich. Daß ein solches Profil im praktischen Versuch tatsächlich ein bißchen Auftrieb liefert, liegt einzig daran, daß der effektive Anstellwinkel eben nicht Null ist und der Luftstrom sehr wohl ein bißchen nach unten abgelenkt wird. Man muß da nur mal genau hingucken... Da ist seit Generationen so viel blühender Unsinn verzapft worden, daß ich schon aus pädagogischen Gründen dafür plädiere, Bernoulli lieber gleich ganz aus dem Spiel zu lassen: denn wenn er in diesem Zusammenhang zitiert wird, dann nahezu immer falsch.

--Whgreiner (selber Freizeitpilot) 02:15, 27. Nov. 2007

WH, du hast leider völlig recht. Es ist alles ziemlich schrecklich und ziemlich verfahren. Ich weiß nicht recht, was man tun soll. Wenn man liest, was hier unter dem Anspruch der Wissensvermittlung für ein blühender Blödsinn verzapft wird, möchte man als Flieger am liebsten ausrasten, das ganze gesammelte Halbwissen löschen und dann ganz langsam von vorn anfangen. Andererseits will man es sich ja nicht mit Leuten verderben, die ziemlich viel Mühe in die Artikel Fliegen (Fortbewegung) und Tragfläche gesteckt haben, also läßt man es erstmal so...

Die Auftriebsdarstellung ist sichtlich von fliegerischen Laien verfaßt. Schon die eingeführten Begriffe zur Beschreibung einer Tragfläche und ihrer Eigenschaften sind den Verfassern entweder gar nicht bekannt oder werden falsch angewandt. Spannweite? Flügeltiefe? Streckung? Profil? Fehlanzeige! Und dann erst die Physik...Die ganze Flugerklärung ist eine Aneinanderreihung von durcheinandergebrachten Mißverständnissen! Und das Durcheinander setzt sich natürlich bis weit in die Diskussion hinein fort. Das kann auch gar nicht anders sein, bei dem Unsinn, der Flug- und Physikschülern jahrzehntelang erzählt worden ist.

Und dann liest man noch, daß zwei Autoren/Diskussionsteilnehmer verkünden, Sätze gelöscht bzw. Diskussionen "entfernt"zu haben, die ihnen mißfielen. Mit welcher Fachautorität eigentlich? Soweit die entfernten Sätze hier zitiert wurden, muß ich sagen, daß sie eher zu den vernünftigsten gehört haben, die hier zu lesen waren...

Das alles macht einem natürlich keinen Mut. Denn es ist offensichtlich, daß hier viel pädagogisch/didaktische Arbeit auf Flug- und andere Lehrer wartet. Nun ist das schlimme, daß es nicht genügt, hier und da ein kleines Unglück zurchtzurücken. Man findet vor lauter mißverstandenem Flugverständnis kaum einen wirksamen Ansatzpunkt dafür. Kurz: eigentlich muß alles raus und der Abschnitt "Funktionsprinzip" muß neu geschrieben werden.

Ich bin mit der Auftriebsdiskussion seit mehreren jahren befaßt und habe sie in meinem Bereich zu fördern versucht. Ich würde mich, mit dem Einverständnis der bisherigen Autoren, auch weiter mit diesem Artikel befassen. Das ginge aber nicht ohne deutliche Eingriffe, und dafür benötige ich eine gewisse Unterstützung. H.H. 29.11.2007

Unter Form: Wirbelschleppe

Auch zum Link: Winglets

Es gibt auf jeder Flügelseite 3 verschiedene Wirbel.

1) Der Zirkulationswirbel (um das Flügelprofil) ist eher theoretisch zu betrachten und ist ursächlich für die Druckunterschiede verantwortlich, wie richtig beschrieben wurde.

2) Die Wirbelschleppe (von der Tragfläche nach unten wirkend, Frontansicht) als Folge unterschiedlicher Luftgeschwindigkeiten (Bewegte Luft durch Tragfläche zu ruhender Luft der Umgebung): In diesem großen Wirbel pro Seite wird lediglich die reingesteckte Energie in Wärme gewandelt. Nur das Absinken des Wirbels gibt die Kraft zur Erde zurück. Bitte die Formel ohne Formeleditor richtig schreiben. E = (m/2) v², für die Tragkraft ist die Formel F = m a der Lufteilchen maßgeblich.

3) Der Randwirbel (frontansicht) bildet sich ebenfalls direkt hinter der Tragfläche, er ist turbulent und schnell. Durch das etwas ungünstigere Abfließen der Luft am Ende des Flügels entsteht ein geringer Luftwiderstand, der der Energie des Randwirbels entspricht. Hätte der letzte Meter des Flügelendes keine Anstellung, wäre dieser Wirbel unbedeutend klein.

Diese 3 Wirbel müssen sauber auseinander gehalten werden! Die Winglets haben auf die für das Fliegen maßgeblichen Wirbelschleppen keinen Einfluss, sondern können lediglich neben anderen Maßnahmen, nur die kleinen Randwirbel reduzieren! --Reinhold Werkmann 13:00, 7. Aug 2006 (CEST)

Grundsatzdebatte über Theorien nicht hilfreich

Ich würde vorschlagen, diese endlose Grundsatzdebatte, welche Theorie denn nun den Auftrieb am besten beschreibt komplett aus dem Artikel herauszulassen, weil sie auch nichts mit der Tragfläche an sich zu tun hat, sondern mit "Theoriemodellen zur Beschreibung von Strömungsphänomenen" (Die Argumente könnte man dann z.B. hier zusammenfassen). Stattdessen sollten bei Funktionsprinzip, das ich in Phänomenologie umbenennen würde, die physikalischen Phänomene beschrieben werden, also z.B.:

Druckverteilung am Flügel (Tiefenrichtung, Spannweitenrichtung)
Auftriebsverteilung über dem Anstellwinkel (linearer Bereich, nichtlinearer Bereich)
Änderung der Druckverteilung bei Klappenausschlag
etc.

--Ulrichb 15:49, 21. Jun 2006 (CEST)

Unterschiedliche Geschwindigkeit der Luft

Dieser Punkt ist so auch nicht richtig. Aus welchem Grund sollte die Luft an der Seite mit dem längeren Weg beschleunigen? Jenes wäre besser als ein Perpetuum Mobile. Tatsächlich treffen die selben Lufteilchen, die vorher voneinander getrennt wurden, nach dem Flügelende nicht mehr aufeinander.

Lift größer als Drag

Letzter Kommentar: vor 18 Jahren4 Kommentare2 Personen sind an der Diskussion beteiligt

ich habe schon viele erklärungen gelesen warum flugzeuge fliegen, aber eine frage ist immer geblieben. Wie kann eine tragfläche mehr auftrieb als wiederstand haben? --Moritzgedig 18:28, 23. Dez. 2006 (CET)Beantworten

Da bei kontinuierlichem Flug in konstanter Höhe, in Richtung des Auftriebs keine Bewegung erfolgt, ist der Energieerhaltungssatz zumindestens nicht verletzt (E/t=P=F*ds soll heißen, Energie pro Zeit = Kraft mal Weg). Ggf. hilft es dir wenn du dir den Flügel wie einen Hebel vorstellst, an dessen kürzeren Arm auch mehr Kraft wirkt als an seinem langen Ende. Kolossos 15:27, 27. Dez. 2006 (CET)Beantworten

Danke, ich habe es auch mit dieser vorstellung versucht, man kann noch dazu nehmen, daß die fläche normal zum lift deutlich größer ist als die zum drag. ich glaube ich kann mich mitlerweile an den gedanken gewöhnen. es ist schon verdammt komisch, daß etwas fliegen kann, ohne ständig leistung für eine beschleunigung gegen g aufzubringen(Rakete); das fliegen ist quasie umsonst, da nur eine kraft benötigt wird die nicht aus einer umlenkung resultiert.

Wie kann man den Artikel "pädagogisch" verbessern damit nicht so viele dies nicht/falsch verstehen?

Ich selber habe hier eine diskussion entfernt in der jemand steif und fest behauptete, daß der auftrieb rein aus einer kraft umlenkung durch den rückstoß duch den anstellwinkel resultiere. (die person erkannte nicht, daß dies energetisch fern des realistischen liegt.)--Moritzgedig 19:08, 3. Jan. 2007 (CET)Beantworten

es entsetzt mich, wenn ich lese, daß du diskussionsbeiträge entfernst, weil dir der inhalt unplausibel (oder ganz und gar unmöglich) erscheint. du selbst scheinst mit deiner fragestellung zur energiebilanz am tragflügel noch tief in unklarheiten zu stecken und deine energetische betrachtung führt dich auch nicht zu einer lösung. wenn du andere ansätze nur von deiner warte aus beurteilst und sogar von der diskussion ausschließt, verbaust du dir möglicherweise selber die erkenntnis.

der zusammenhang ist wirklich komplex, denn es geht hier um meßbare, aber nicht direkt beobachtbare phänomene, und um dynamische noch dazu. Darüber hinaus geht es um einen diskussionsstand über die "richtige" erklärung des fliegens, der von vielerlei mißverständnissen und fehlinterpretationen geprägt ist . tatsächlich fliegen flugzeuge, das wenigstens ist eine unbestreitbare tatsache. die praktiker, die flugzeuge entwickeln und bauen, machen demnach nicht alles falsch.

worum kann es also hier nur gehen? die erklärung das fliegens ist unter die räder gekommen! nicht etwa die theorie vom fliegen ist falsch oder erneuerungsbedürftig, lediglich die erklärungsmodelle im unterricht sind es. sie sind leider weit hinter lilienthals denkmodell zurückgefallen. die modelle, nach denen das fliegen populärwissenschaftlich und im unterricht erklärt wird, sind schlampig ausgewählt. sie verklären, anstatt zu erklären. weiter ist es nichts!

versuch, etwas aufzudröseln:

1. auftrieb ist druckdifferenz.

2. bernoulli (oder eigentlich euler) liefert einen zusammenhang von druck und geschwindigkeit, sowie eine berechnungsmethode. darin liegt seine bedeutung und seine berechtigung. einen ursache-wirkungs-zusammenhang liefert er nicht.

3. in der populären flugerklärung erfolgte die setzung von ursache und wirkung bei druck und geschwindigkeit dagegen willkürlich (und falsch herum!). es passte halt so schön.

4. strömung folgt dem druckgefälle, nicht umgekehrt. das druckgefälle muß bestehen, ehe eine strömung entsteht oder beschleunigt wird.

5. als ursache für das druckgefälle kann die relative bewegung eines körpers in einem fluiden medium gelten.

6.symmetrisch umströmte körper erfahren eine kraft (druckdifferenz) in strömungsrichtung. sie verursachen eine änderung der strömungsgeschwindigkeit (sie bremsen), aber sie bewirken keine änderung der strömungsrichtung.

7.unsymmetrische körper dagegen verursachen zusätzlich richtungsänderungen in der strömung. damit verbunden erfahren sie auch unsymmetrische kräfte (druckdifferenzen) quer zur ursprünglichen strömungsrichtung.

8. der anstellwinkel ist eine möglichkeit, unsymmetrie darzustellen.

9. ein angestellter flügel verursacht eine änderung der strömungsrichtung quer zur bewegungsrichtung. dabei erfährt er eine (entgegengesetzte) kraft quer zur strömung.

10.diese kraft nennen wir den dynamischen auftrieb.

H.H. 27.11.2007

Der Zusammenhang ist denke ich, schon so komplex, dass jemand der nicht wenigstens ein bißchen physikalische Begabung mitbring, dass hier, selbst bei bester Erklärung, auch nicht lernen kann. Trotzdem sollten wir natürlich es bestmöglich versuchen.

Weil du es gerade sagst:"...das fliegen ist quasie umsonst ist...", du weißt schon, dass zum Fliegen Luft nach unten gedrückt (beschleunigt) werden muß, und damit Leistung notwendig ist? Das ist eine Konsequenz des Impulserhaltungssatzes. Kolossos 19:36, 3. Jan. 2007 (CET)Beantworten

Artikel zum Auftrieb zusammenfassen ?

Letzter Kommentar: vor 17 Jahren1 Kommentar1 Person ist an der Diskussion beteiligt

Hallo Freunde der Luftfahrt, eine kurze Volltextsuche hat ergeben, dass der aerodynamische Auftrieb in mehreren Artikeln mehr oder weniger gut beschrieben wird. Jedesmal entwickelt sich hierzu eine spannende Fachdiskussion. Hier das Ergebnis meiner kleinen Recherche: In den Artikeln Auftrieb, Fliegen (Fortbewegung), Tragfläche und Flugzeug wird eine Erklärung des Phänomens versucht. In Deltaflügel und Magnus-Effekt werden spezielle Aspekte des Themas behandelt. In Strömung nach Bernoulli und Venturi wird erstaunlicherweise keine Erklärung des Auftriebs geliefert, man findet aber noch Spuren in der Diskussion... Wäre es evtl. sinnvoll, das irgendwie zusammenzufassen? Also vielleicht einen Hauptartikel (oder Kategorie?) Auftrieb, von Flugzeug und Tragflügel Links zu Auftrieb setzen und von dort aus auf Themen wie Deltaflügel, Magnus und Bernoulli verweisen. Nur mal so als Idee. Möglicherweise würde das einen Aufschrei geben, aber es würde doch auf Dauer die Übersichtlichkeit verbessern, und alle die sich für das anscheinend sehr spannende Thema Auftrieb interessieren könnten an einer Stelle diskutieren. Schönes Wochenende :-) --Hbquax 11:23, 16. Jun. 2007 (CEST)Beantworten

Kuddelmuddel von Erklärungsmodellen

Letzter Kommentar: vor 17 Jahren3 Kommentare2 Personen sind an der Diskussion beteiligt

Mir ist beim Abschnitt „Funktionsprinzip“ aufgefallen, dass nicht erkennbar ist, welches Erklärungsmodell an welcher Stelle zugrundegelegt wird. Es scheint sich um eine Vermischung von zusammengeklaubten Erklärungen zu handeln, die offenbar so zusammengesetzt wurden, dass „irgendwie“ ein Sinn entsteht. Dabei erinnert mich der Text an eine Betriebsanleitung für ein taiwanesisches Produkt oder an eine Bauanleitung, die trotz Beachtung der Anleitung dazu führt, dass im Ergebnis etliche Bauteile nicht passen oder kleine Bauteilchen lose herumliegen. Falls es sich tatsächlich um verschiedene Erklärungsmodelle handeln sollte, dann sollten diese im Text auch klar unterschieden werden. Derzeit erscheint der Text nicht stimmig. Inhalte wiederholen sich. An einer Stelle ersetzen Newton´sche Erklärungen den Bernoulli-Effekt. Der gesamte Text müßte m.E. auseinandergenommen werden und die einzelnen Teilerklärungen so zusammengesetzt werden, dass ein roter Faden entsteht, an dem entlang wissenschaftlich exakt verständlich wird, warum ein Flugzeug mit Tragflächen fliegt. Im Unterschied zum Artikel Fliegen bestünde mit dem o.a. Abschnitt „Funktionsprinzip“ m.E. eine gute Gelegenheit, eine Art ergänzende fachliche Vertiefung des auch für Laien leicht verständlichen Artikels Fliegen zu erarbeiten. -- Duden-Dödel 22:27, 23. Jun. 2007 (CEST)Beantworten

Newton, Energieerhaltungssatz und Impulserhaltungsatz gelten als Naturgesetze sowie immer, dem Artikel geht es ja nicht nur darum dem Laien zu erklären warum ein Flugzeug fliegt, sondern auch Erklärungsversuche zu geben warum z.B. Segelflieger so große Spannweiten brauchen um effizient zu fliegen. Aus meiner Sicht müßte man "einfach" nur die Navier-Stokes-Gleichungen erklären und verständlich machen, wobei nur Computer diese Gleichungen verstehen und damit ihre Simulationen rechnen, der Weg war also nicht ganz erst gemeint, aber das wäre dann wohl "wissenschaftlich exakt". Also bleiben nur verschiedene vereinfachte Erklärungsversuche und Modelle. Ober auf dieser Disk-seite gibt es vers. interessante Links. Ich hoffe es findet sich jemand der einen roten Faden schaffen kann. Kolossos 00:09, 24. Jun. 2007 (CEST)Beantworten

Der rote Faden findet sich bereits im Artikel Fliegen. Indem die Startphase vom Anrollen bis zum Airborn-Zeitpunkt beschrieben wird, kann man den Leser anschaulich durch die verschiedenen Komponenten des Phänomens Fliegen führen. Während der Artikel Fliegen als einführender Querschnittsartikel bewusst populärwissenschaftlich gehalten ist, d.h. vereinfachend, aber dennoch physikalisch zutreffend, bietet der Abschnitt „Flugprinzip“ im Artikel „Tragfläche“ einen geeigneten Rahmen, um die einzelnen Faktoren - und gegebenenfalls verschiedenen Erklärungsmodelle (Theorien?) - genauer darzustellen. -- Duden-Dödel 01:02, 24. Jun. 2007 (CEST)Beantworten

Fliegen, Tragfläche, Unterdruck, und andere Irrtümer

Letzter Kommentar: vor 17 Jahren2 Kommentare2 Personen sind an der Diskussion beteiligt

Hier wird einmal mehr der Unsinn vom Unterdruck auf der Flügeloberseite als Grund für den Flug zelebriert! Klar wird wegen Bernoulli dort ein Unterdruck entstehen, aber der reicht niemals aus, um das Flugzeuggewicht zu heben. Fragen: - Weshalb fliegt ein Flugzeug auch auf den Rücken? - Stoffbespannung als Beispiel: Hat sich schon jemand vorgestellt, wie die Stoffbespannung auf der Flügeloberseite einer 1 Tonnen schweren Piper aussehen würde, wenn der Auftrieb mit Unterdruck zustande käme?

Nein, die Kraft, die das Fugzeug in der Luft hält kommt vom 'Wash-Down', d.h. durch das Beschleunigen von Luftmasse mittels der Tragfläche nach unten, was eine resutierende Kraft nach oben ergibt (Impulssatz).

CHRIGRA

Deine Erklärung klingt für mich neu und interessant. Könntest Du sie noch etwas näher ausführen, denn „das Beschleunigen von Luftmasse mittels der Tragfläche nach unten“ will mir noch nicht so ganz einleuchten, insbesondere bei einem Flugzeug, das „auf dem Rücken“ fliegt. -- Duden-Dödel 22:16, 21. Aug. 2007 (CEST)Beantworten

Der Ansatz mit dem Impuls ist nur eine andere Sichtweise. Die Neigung der Tragfläche bewirkt einerseits eine Erhöhung der Geschwindigkeits- und damit der Druckdifferenz oben/unten, andererseits eine Beschleunigung der Luft nach unten.

Natürlich muss sich ein Flugzeug an irgendwas "abstützen", was nicht ohne Kraft und damit bei einem nicht-starren Medium wie Luft nicht ohne Beschleugung nach unten ablaufen kann.

Daher stellt sich die Frage, wie dieses Abstützen in einem beweglichen Medium (bin grad im Windkanal) am effektivsten bewerkstelligen lässt. Und da kommt Bernoulli ins Spiel und damit die Tatsache, dass sich eine Tragfläche weniger auf einem Luftpolster abstützt, sondern vielmehr in den auf der Oberseite erzeugten Unterdruck hochsaugt.

Nochmals zum Rückenflug: Kunstflieger haben in der Regel ein symmetrisches Profil, das nur durch den Anstellwinkel wirkt bei einem Rückenflug fast genau so effektiv ist. Verkehrsflugzeuge haben ein deutlich unsymmetrisches Profil, weil es ein besseres Verhältnis Auftrieb/Widerstand hat.

@CHRIGRA: Ich weiß ja nicht genau, wie so'ne Piper aussieht, aber da 2/3 des Auftriebs durch Sog entstehen, entspräche das etwa 9 Leuten, die den Stoff als Hängematte gebrauchen. Das scheint mir dann keine Extrembelastung zu sein. Zoelomat 17:09, 22. Aug. 2007 (CEST)Beantworten

Zum Profil:

Der Wirkungsgrad eines asymmetrischen Profils unterscheidet sich gerade bei den heute üblichen, hohen Reisegeschwindigkeiten nur noch sehr marginal von dem eines symmetrischen. Dass trotzdem fast durchweg erstere verwendet werden, hat seinen Grund mehr in der Tatsache, daß man mit Nutzflugzeugen üblicherweise nicht auf dem Rücken fliegt - man braucht das folglich bei der Auslegung nicht zu berücksichtigen. In Normalfluglage bietet das asymmetrische Profil einen weiteren Einsatzbereich: die Strömung reißt erst bei deutlich höheren, effektiven Anstellwinkeln ab als bei einem gleich dicken, aber symmetrischen Profil (im Rückenflug reißt die Strömung dafür entsprechend früher ab, aber wie schon gesagt: das braucht man ja nicht).

Zu Bernoulli:

Spätestens ab Schallgeschwindigkeit stimmt das mit dem "mehr hochsaugen als hochdrücken" nicht mehr: bei Überschallgeschwindigkeit reitet das Flugzeug regelrecht auf seiner selbsterzeugten Druckwelle; da ist das Bernoulli-Gesetz völlig bedeutungslos, weil es sich auf ein gänzlich anderes, physikalisches System bezieht. Aber auch im Unterschallbereich sind die Verhältnisse erheblich komplizierter, als es die üblichen, unzulässig vereinfachten Bernoulli-Erklärungen suggerieren: bei Start und Landung z. B. bewirkt der Bodeneffekt, daß der Überdruck an der Tragflächenunterseite je nach Konstruktion sogar den weitaus größeren Teil des Auftriebs beitragen kann.

Das Bernoulli-Gesetz gilt unter den Verhältnissen an einer Flugzeugtragfläche nur mit vielfältigen, sehr erheblichen Einschränkungen, die es nahezu unmöglich machen, damit überhaupt irgendwelche praxisrelevanten Ergebnisse zu errechnen. Daß Bernoulli in diesem Zusammenhang heute überhaupt noch zitiert wird, hat allein historische Gründe: in Zeiten ausschließlicher Handrechnung kam man so noch am ehesten zu quantitativen Aussagen, die wenigstens für die damaligen, langsamen Flugzeuge eine gewisse, sehr eingeschränkte Gültigkeit hatten. Heute - im Zeitalter im Gigahertz-Takt rechnender Computer - spricht so gut wie nichts mehr dafür, ausgerechnet diesen umständlichen, unanschaulichen und wegen systembedingter Einschränkungen auch noch höchst ungenauen Ansatz zu wählen. Die Summenrechnung über Impuls, Druck, Geschwindigkeit usw. einzelner Teilchen im Luftstrom ist da im Grundansatz viel einfacher und anschaulicher und zudem geeignet, auch gleich all die hier wichtigen Nebeneinflüsse wie Reibung und Kompression mit einzubeziehen, für die Bernoulli überhaupt keine Lösungsmöglichkeiten bietet. Die praktische, detaillierte Berechnung eines ganzen Luftstroms aus solchen kleinen Einheiten wird dann freilich zur gigantischen Fleißarbeit - aber die verrichten heute eben die Computer, die Bernoulli und Euler leider noch nicht zur Verfügung hatten. Die mußten ja alles noch von Hand rechnen und hätten für dasselbe Jahre gebraucht, was heute schon jeder bessere Taschenrechner in Sekunden ausrechnet.

Wir sollten diesen veränderten Bedingungen endlich Rechnung tragen und auch schon für die qualitative Erklärung des Tragflächenauftriebs nicht mehr Bernoulli, sondern Newton bemühen: Der Tragflächenauftrieb entspricht der vertikalen Impulsänderung des durch die Tragfläche abgelenkten Luftstroms. Das ist zwar auch wieder eine gewisse Vereinfachung der tatsächlichen Verhältnisse (um die kommt man bei keiner Grundlagenphysik herum), es kommt aber der praktischen Wahrheit entschieden näher als der Ansatz über Bernoulli, weil es z. B. auch noch im Überschallbereich oder an einer Tragfläche mit abgerissener Strömung gilt, wo Bernoulli völlig versagt. Vor allem aber ist dieser Ansatz anschaulich, leuchtet intuitiv ein und vermeidet dadurch all die Missverständnisse, zu denen der Bernoullische Ansatz hundert Jahre lang geführt hat, weil er mangels echtem Verständnis sowieso kaum jemals korrekt vorgetragen wurde. Und nicht zuletzt führt der Ansatz über Newton bei detaillierterer Betrachtung direkt zu den Rechenansätzen, die heute bei der Konstruktion und Optimierung von Flugzeugen verwendet werden - da hat man ganz unmittelbar den Praxisbezug.

Und, bitte, das Ganze nicht falsch verstehen: Die Erklärung nach Bernoulli (soweit richtig verstanden...) und die nach Newton sind kein Gegensatz, sondern nur unterschiedliche Betrachtungsweisen derselben Sache! Es gibt hier keine "richtige" oder "falsche" Sichtweise, sondern nur eine historische, die vor hundert Jahren mal die praktikablere war, und eine prinzipiell genauso richtige, die sich aber im Computerzeitalter sehr viel besser handhaben läßt.

Whgreiner 00:50, 29. Nov. 2007