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Wieso fliegt ein Flugzeug?!?!
Hallo!
Ich unterstelle einfach mal manchen, dass sie vllt den PIC320 fliegen können, oder sonst was, aber gar nicht wissen wieso so ein Ding überhaupt fliegt. Da ich momentan an meiner Facharbeit sitze und diese in Physik schreibe habe ich mich da noch schlauer gemacht, mein Thema: "Der Trudelzustand" Dabei musste icha uch erklären wieso Flugzeuge (in meiner Arbeit speziell Segelflieger) überhaupt fliegen, denn nur Bernoulli ist es nicht. Dabei bin ich über dieses wirklich gute .pdf File gestolpert: http://www.physik.uni-muenchen.de/di...egenFOLIEN.PDF Wirklich empfehlenswert! Wer mehr wissen möchte kann sich natürlich auch in Fachliteratur einlesen wie z.B. dem Hesse, ein Theoriebuch für den Luftfahrzeugführer. Tschüß David |
tztz
Flug Ohne Motor, wenn dann richtig. |
Danke, David,
guter Link, schon gespeichert :)
Na, ich bin mal gespannt, ob jetzt hier die Anhaenger der verschiedenen Theorien wieder loslegen :D Ich oute mich mal als Zirlulator :p Warum fehlt bei der Kritik an den "Fluegelformern" (Luft hat oben einen weiteren Weg als unten) eigentlich immer das sofort einsichtige Argument, dass ein Flugzeug mit einem solchen unsymmetrischen Profil auch im Rueckenflug noch Auftrieb hat? Dann waere nach der Erklaerung der "Fluegelformer" naemlich der Weg "unten" groesser und es kaeme zu einem fulminanten Abtrieb... :lol: Andererseits... was interessiert das den 747-Flugsim-Spieler, wenn er mal wieder 7 Stunden Frankfurt-Newark duest... :eek: Danke nochmal Peter P.S. SF25-Post kommt morgen :) |
Hi Jock,
sehr interessant. Ich betreibe seit mehreren Jahren eine Flugangst-Seite für Kinder und Jugendliche. Dort habe ich auch versucht zu erklären warum ein Flugzeug fliegt (auf der Homepage - siehe ganz unten - unter dem Menüpunkt "Auftrieb"). Zunächst hatte ich die "Löwenzahn" Erklärung auf der Seite (klingt einfach so schön einfach und einleuchtend). Dann schrieb mich jedoch ein Prof von der TU Braunschweig an und machte mich ein wenig zur Sau, ob der veralteten Lehre, die ich da verbreite. Also alles neu gemacht und versucht (und hier liegt mein eigentliches Problem) die komplexen Vorgänge in ein möglichst verständliches Format zu bringen. Vielleicht hast Du (mit Deinem mittlerweile umfassenden Fachwissen) eine Idee wie ich den Vorgang des Auftriebs besser, verständlicher, umfangreicher darstellen kann. Direkt auf die entsprechende Seite: http://free.pages.at/watsi/warum/fliegen.htm Gruß, Watsi |
Hallo Watsi, Deine..
... Seite ist meiner Meinung nach absolut in Ordnung (das Experiment mit dem Papier zwischen den Buechern ist Klasse). Das verbleibende Problem, die Zirkulation fassbar nahezubringen ("da zirkuliert doch garnichts" ;) ), hat jeder, der dieses Modell beschreiben will.
Man koennte - wie meist - den Anfahrwirbel hernehmen, der im Gegensinn rotiert usw - eine wirklich "eingaengige" Darstellung, die Kinder unmittelbar verstehen, habe ich auch noch nicht gesehen :( Ich frage mich schon laenger, ob man nicht doch resignieren sollte und bei der Erklaerung fuer den "Laien" auf die "einfachen" Beschreibungen zurueckgreift... :( Andererseits ist die "oben laenger"-Beschreibung nicht nur grob vereinfacht, sondern liefert auch falsche Ergebnisse :heul: Na, ich such mal weiter... Viele Gruesse Peter |
Hallo!
@Peter: Dachte ich mir, dass du zu dieser Fraktion gehörst. Wenn ich ganz ehrlich bin, das mit der Zirkulation ist mir neu. Hätte ich die Facharbeit nicht geschrieben so wäre ich nie hinter dieses Geheimnis gekommen. Naja, spätestens wenn ich das in meiner B-Theorie dann durchgenommen hätte, wenn! ICh finde diese Datei auch sehr interessant. Und auch wirklich logisch ist das mit der Zirkulation auch, denn wie sonst soll ein Flügel mit symmetrischem Profil Auftrieb erzeugen, wenn doch der Weg oben und unten gleich lang, ergo auch der Druck (Bernoulli) gleich groß ist, Druckdifferenz beinahe null! Da hat mich mein Fluglehrer erst auf die Zirkulation gestoßen, und es ist einleuchtend. @Watsi: Schande übe rmich, wollte mir andauernd mal deine Seite ansehen, werde das gleich mal machen, habe ja 2 Freistunden, hatte ja vor noch 5 JAhren selbst riesiege Flugangst, kaum zu glauben :D Wenn Interesse daran besteht, so kann ich meine Facharbeit heute Abend mal in .pdf umwandeln und ins Netz laden. ICh meine sie ist mir durchaus gelungen, auch wenn die Frage "Wieso fliegt ein Flugzeug?" nur behandelt wird, weil mein Physiklehrer sich nicht damit auskennt. Ja, sowas gibt es, Aerodynamik oder Strömungslehre etc. wird am Gymnasium nicht behandelt, jedenfalls in NRW nicht. Dafür aber x-mal Elektrik, Optik und Mechanik. TSchüß David |
Zitat:
Gruß, Watsi |
Hallo!
Also wenn man deine Seite, Watsi, langsam durchliest, so versteht man das gut. Mir ist gerade die Idee gekommen, dass man einen Segler mal an der Fläche, oben wie unten, mit Fäden bestücken könnte, oder mit Drucksensoren, oder mit GEschwindigkeitsmessern, um somit die schnellere Geschwindigkeit klarzumachen. Denn durch Bernoulli allein würde ein Tragflügel nie genug Auftrieb erzeugen, nur mit der Zirkulation. Ansonsten finde ich deine Seite auhc sehr gut gelungen, halt wird jeder wohl noch mehr Angst bekommen, "oje, und wenn das mal nicht zirkuliert? wenn das ausfällt?" ;) Tschüß David |
David, dass Dein Lehrer...
... die Frage (warum ein Flugzeug fliegt) nicht befriedigend erklaeren kann, ist ihm eigentlich nicht anzulasten: Ich kenne alte Physik-Lehrbuecher fuer die Uni und auch Vorlesungsskripten, die einfach die "oben laenger"-Erklaerung enthalten ;)
Dein Argument des symmetrischen Profils ist ebenfalls absolut treffend. Uebriges gilt Bernoulli natuerlich immer - er sagt ja nur, dass im abgeschlossenen System die Summe aus statischem und dynamischem Druck (und Schweredruck) konstant sind. Na, und wenn die Stroemung schneller wird, kann ja die dafuer noetige Energie nur aus dem statischen Druck kommen ;) Insofern gilt er AUCH beim Zirkulationsmodell, wenn sich Zirkulation und Anstroemung ueberlagern. Ich faende es jedenfalls sehr gut, wenn Du Deine Arbeit zur Verfuegung stellen wuerdest. Viele Gruesse Peter |
Und ich nochmal :)
Werde die Arbeit heute Abend hochladen, bzw heut Mittag. Ja, ich meinte ja auch, bei den Tragflächen gilt halt nur Bernoulli + Zirkulation = genug Auftrieb zum Fliegen. Vielleicht bekomme ich meinen Lehrer ja überredet mal nen Einschub übers Fliegen zu machen, oder mal nen Ausflug nach Eudenbach :D Übrigens bist du noch immer herzlichst eingeladen Peter. @Watsi: Hab mir mal den Rest der Seite angesehen. Wo ist denn bei der Erklärung der Ruder bitteschön das negative Wendemoment wenn ich Querruder gebe?? ;) :D Darüber könnte man auch viel diskutieren, Eigenstabilität, dynamisch stabil, dynamisch instabil... Hachja, fliegen ist schön! :D Super Seite! Nochmal @Peter: C-Falke is copied. Tschüß David |
Danke für eure Begutachtung.
Dann lasse ich es erstmal so. @Jock: jaja, wenn ich auch noch mit dem negativen Wendemoment angefangen hätte, viel Spaß. Außerdem, versuch mal den Wendemoment in eine Flash-Animation zu bauen.... ;) Gruß, Watsi |
Zitat:
Achja, da musst du dann auch die Luftkraft mit einbringen, resultierende aus Widerstand und Auftrieb ;) Zum Glück muss man das nur theoretisch wissen, wenn ich das alles im Flug bedenken müsste, oje. :rolleyes: Und nochmal tschüß!:) David |
Seht es doch so: Die einfachen Erklärungen sind Lügen für Kinder.
Die etwas schwereren Erklärungen sind dann Lügen für Erwachsene. Denn ich glaube auch nicht, dass selbst mit den in dem PDF aufgezeigten Erklärungsversuchen eine wirkliche Erklärung liefert. Auch wenn sie vielleicht schon dichter an der Wahrheit drann sein dürfte. Im Prinzip besteht doch die ganze Wissenschaft aus Lügen für Erwachsene. (Vielleicht sollte ich eher "Märchen für Erwachsene" sagen.) Ich wage zu bezweifeln, dass der Luftstrom um die Tragfläche herum "zirkuliert". Es wird wohl eher eine pulsierende bzw. wellenförmige Bewegung sein, dass sich ein Luftmolekühl noch schneller als die Fläche selbst nach vorne bewegt, mag ich zu bezweifeln. Das ist dann auch der Grund warum man das "Zirkulieren" nicht einfach mittels Experiment nachweisen kann. Selbst das im PDF aufgezeigt Experiment ist nur ein Nachweis dieses pulsierens. Sonst müßten die berühmten Fäden an den Tragflächen im Windkanal ja auch nach vorne zeigen. :) Edit: Ich sollte es relative Rotation nennen. :) |
Michael, Dein Zweifel...
... ist ja voellig berechtigt: Wenn man sich die Stroemung anschaut, dann zirkuliert da "unmittelbar" auch nichts, sieht man ja in den Stroemungsbildern.
Diese Gesamtstroemung, die man da sieht, kann man sich aber zerlegt denken in eine reine Anstroemung und eine reine Zirkulationsstroemung. Und damit rechnet's sich ganz gut, viel klarer und genauer als mit dem "oben-ohne... oops... oben-laenger"-Modell Kein Molekül ist so tumb und usselig und macht da eine Kreisbewegung um den Fluegel, klar. Es macht eine Bewegung, die sich aus der Ueberlagerung einer Kreisbewegung mit der Anstroemung ergibt (das ist die Nummer a) auf Watsi's Seite). Wissenschaft ist ganz bestimmt keine Lüge für Erwachsene. Es sind halt nur Bilder, Modelle, die die Wirklichkeit mehr oder weniger gut DARSTELLEN. Wie gut das Bild ist, kann man z.B. daran prüfen, ob man damit irgendwelche Dinge vorhersagen kann. Mehr ist ohnehin nicht zu erwarten ;) Viele Gruesse Peter |
OT: Für zwei Flugzeugtypen kann ich die ...
Erklärung liefern warum diese fliegen:
Die Shorts und die Airbus A3xx fliegen nur deshalb, weil sei soooo hässlich sind, dass sie von der Erde abgestossen werden. Wobei sich dann die Frage stellt: Wie und warum landen sie dann wieder! :lol: |
Vielleicht hat die Erde Mitleid mit ihnen und lässt sie doch wieder runter?:rolleyes: :D
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in allem steckt ein bißchen Wahrheit...
Moin Moin,
Zitat:
Dennoch hat es so seine Tücken mit Bernoulli, aber leider auch mit der Zirkulation. Um es mal so zu sagen: Beides sind keine "Lügen", sondern unterschiedliche Ansätze um Sachverhalte aus Beobachtungen zu erklären und wie so oft in der Wissenschaft muß man die Dinge aus verschiedenen Perspektiven und vor allem mit verschiedenen Modellen betrachten. Das ist nicht neu und gilt genau so in der Astronomie wie in der Quantenphysik und selbst mein Fachgebiet, die Verhaltenswissenschaft (Psychologie) kennt diverse Modelle, um Verhalten oder Beobachtungen zu erklären. Das hat nicht zu bedeuten, daß es "Lügen für Kinder und für Erwachsene" gibt, beide Modelle haben ihre Daseinsberechtigung und Vor- & Nachteile. Wenngleich die immer weitergehenden Erkenntnisse mehr und mehr dazu drängen, Bernoulli fallen zu lassen. Just my 5 Cent. Viele Grüße, Marcus |
Re: in allem steckt ein bißchen Wahrheit...
Hallo!
Zitat:
Naja, wie gesagt, man kann sich an vielem hierbei aufhängen. Nur in einem sind wir uns sicher, in Boerries Aussage! Die stimmt nämlich! Nur, wieso die landen? Hmm, weiß nicht :confused: TSchüß David |
Facharbeit
Hallo!
Hier der Link zur Facharbeit: http://www.david-obrien.de/files/facharbeit2.pdf konstruktive Kritik erwünscht ;) Tschüß David |
@Peterle
Huh... hab ich da was angestellt. :) Lüge ist in diesem Zusammenhang doch gar nicht negativ gemeint. Sie dienen doch uns damit wir uns das Verhalten vorstellen können. Jedes Modell ist in dieser Hinsicht eine Lüge, das es die Wirklichkeit eben nicht 100%ig wieder gibt. Es "belügt" uns damit wir die Wahrheit besser verstehen. Die genannten Theorien und/oder Modelle spiegeln nun einmal eine Vereinfachung der Wirklichkeit wieder. Die Ergebnisse dieser Theorie mag den gemessenen und beobachteten Verhalten nahe kommen, es spiegelt sie jedoch nicht wieder. Das sollte uns eigentlich mit Einstein... na spätestens mit der Chaostheorie und diesen ganzen - immer komplizierteren Theorien klar geworden sein. Nun, manch einer mag noch nach der alles vereinigenden Theorie suchen und sollte sie tatsächlich gefunden werden mag sie dann auch in der Ableitung eine schlußendlich wahre Beschreibung des Auftriebs liefern - bis dahin müssen unsere Theorien eben Modelle bleiben, die nicht die komplette Wirklichkeit darstellen - und damit "Lügen" bleiben. Worauf ich hinaus will: Es macht nichts jungen Leuten die einfachen "Lügen" aufzutischen. Es gehört in die Entwicklung hinein. Sie müssen sich das "Falschsein" der Lügen erarbeiten um die nächste näher an der Wahrheit liegenden Lüge zu verstehen. Warum glaubt ihr denn warum in den Schulen noch die Schalen, später das "Hantel-Model" der Atome gelehrt wird. Das sind doch auch alles Lügen. Ja, aber sie sind in der Phase begreifbar. Also Watsi, an deiner Stelle hätte ich das so oder so ähnlich deinem meckernden Professor erklärt - und dann trotzdem die "Lüge für Kinder" präsentiert. Vielleicht mit dem Hinweis, dass es nicht ganz so ist, sondern etwas komplizierter. |
Mee, Michael, nix hast Du...
... angestellt, ich war nur ueber das Wort "Lüge" gestolpert ;)
Ich bin ansonsten ganz Deiner Meinung. Natuerlich haben wir uebehaupt keine Möglichkeit, die "Wirklichkeit" zu erfassen. Immerhin aber wohl prinzipiell den winzigen Ausschnitt, der für uns mit unserem Denkapparat erfassbar ist. Noch was zu den "falschen" Lügen: Sie sind ja nicht grundsätzlich falsch, nur oft ungenau bzw es wird nicht gesagt, unter welchen Vorraussetzungen sie gelten. Newton gilt ja trotz (wegen!) Einstein ;) ganz picobello - die NASA rechnet ihre Raumschiffbahnen damit und kann prima auf die allgemeine Relativitätstheorie verzichten. Das simple Bohr'sche Atommodell berechnet recht gut die Spektren des Wasserstoffatoms. Wir haben hier ja genau so einen Fall, wo jemand über die Schwächen eines Modells stolpert und sich mit einem besseren beschäftigt. Das Problem ist nur, dass David hier eigentlich die seltenere Ausnahme ist, der Mehrheit, fürchte ich, wär's piepegal gewesen... deshalb bin ich gegenüber "einfachen" Erklärungsmodellen immer etwas misstrauisch, sie unterstützen naemlich auch eine (uns allen eigene :D ) intellektuelle Bequemlichkeit ("Ich weiss genau, warum ein Flugzeug fliegt, nämlich, der Weg oben über das gewölbte Profil ist länger als..."). Wer glaubt, etwas zu wissen, zweifelt nicht mehr. Wer an seinem Wissen nicht mehr zweifelt, der lernt auch nichts mehr... ;) Naja, genug Küchen-Philosophie .... :bier: Viele Gruesse Peter |
Re: Mee, Michael, nix hast Du...
Hallo!
@Peter: Naja, bei mir ist der Fall, ich habe mein Leben lang daran geglaubt, dass Bernoulli allein recht hat, und sonst nichts. Und dann sagt mir wer, "ne, so ganz stimmt das nicht" bzw. da fehlt was! Ja, da muss der David nachhaken und alles in sich aufsaugen, dann aber wieder einem Lehrer verständlich beibringen, was Schüler ja eh immer tun. :D Zitat:
TSchüß David |
@Peterle
So soll's sein, immer hinterfragen. :) @David oder auch alle anderen... vielleicht sollte man noch die allerletzte Notbremse kennen, wenn man beim Ausleiten des Trudelns nicht die Drehrichtung erkennen kann (z.B. weil man plötzlich vom normalen ins Rückentrudeln umschlägt). Wenn die vermutete Seitenruderstellung nicht zum stoppen der Drehrichtung führt dann das andere Pedal drücken! Vorher zu erwähnen ist auch noch die Notbremse, falls man in Panik die Anweisungen des Handbuch's nicht mehr weiß wie beim entsprechenden Typ das Trudeln auszuleiten ist: Methode nach "Beggs/Müller" (durch tausende Trudelversuchen an verschiedensten Flugmustern getestet) Im Prinzip die Methode die David angegeben hat: - Gas in den Leerlauf! - Knüppel oder Steuerhorn loslassen! - Beherzt in das Seitenruder gegen die Drehrichtung treten. Bei Beendigung der Drehung das beschriebene sanfte Ausleiten des Sturzfluges. Diese Methode wie gesagt NUR wenn man die vom Hersteller vorgeschriebene Methode nicht mehr weiß. (Quelle: Fliegen am Limit - von Walter Schild) Immer zu empfehlen wenn man mal (ich hoffe doch unbeabsichtigt!) ins Trudeln kommt ist eine ausreichende Höhe. ;) In diesem Sinne: :bier: |
alles loslassen reicht auch bei den neuen Fliegern...
Ins Rückentrudeln überschlagen...hmmm...da musste aber schon ein Profi sein *gg* |
Zitat:
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Ein Beitrag zur Frage „Warum fliegt ein Flugzeug?“
Eine höchst spannende Diskussion findet in diesem Thread statt, nämlich über die verschiedenen Erklärungsversuche, warum ein Flugzeug fliegt. Da ich mich schon „seit längerer Zeit“ mit diesem Thema mal mehr mal weniger intensiv beschäftige, kann ich es mir nicht verkneifen, mein (derzeitiges) Weltbild darzustellen:
Frage: Warum fliegt ein Flugzeug? Antwort: Durch die Bewegung in der Luft werden die Tragflächen umströmt. Die Folge dieser Strömung ist, daß sich auf der Oberseite der Tragfläche ein Unterdruck einstellt und auf der Unterseite ein Überdruck. Dieser Sachverhalt kann durch Messungen sehr leicht nachgewiesen werden. Die resultierende Luftkraft hat eine Komponente in Richtung der Anströmung (Widerstand) und in senkrechter Richtung zum Widerstand (Auftrieb). Also: Der Grund für den Auftrieb ist die Druckverteilung auf dem Profil. Frage: Wieso entsteht genau diese Druckverteilung? Antwort: Tja, jetzt wird die Sache schwierig. Dazu müssen wir etwas ausholen: Es gibt in der Physik mehrere wichtige Erhaltungssätze. Für die Physik des Fliegens sind drei relevant: Erhaltung der Masse Erhaltung der Energie Erhaltung des Impulses Für ein beliebiges durchströmtes Volumen (in dem sich z.B. ein Flugzeug befindet) können diese Erhaltungssätze mathematisch formuliert werden. Sie bestimmen für jeden Ort des Volumens (also auch für die Oberfläche unseres Flugzeugs) und für jeden Zeitpunkt die aero-thermodynamischen Größen wie z.B. Geschwindigkeit, Druck, Temperatur, Dichte usw. Na also: Her mit den Erhaltungssätzen und die Druckverteilung auf der Tragfläche ausrechnen! Tja das ist leider nicht so einfach. Die so formulierten Erhaltungssätze sind die sog. Navier-Stokes-Gleichungen. Es sind gekoppelte, nicht-lineare partielle Differentialgleichungen sozusagen „richtige mathematische Monster“. Diese Gleichungen sind bereits seit dem 19. Jh. bekannt. Das Problem ist nur, das sie für praktische Probleme mit den Methoden „der normalen Mathematik“ nicht gelöst werden können. Was tun? Wie schon andere hier bemerkt haben, versucht man es mit Modellen, die vereinfachende Annahmen machen, aber dennoch die beobachteten Phänomene richtig wiedergeben. Wenn man folgende Annahmen trifft: a) die Strömung ist reibungsfrei und b) die Strömung ist inkompressibel (die Dichte ist konstant) können die Aussagen der Navier-Stokes-Gleichungen mathematisch anders formuliert werden, man erhält dann die sog. Potentialtheorie, die dann auf die viel diskutierte Zirkulation führt. Die Vorstellung der Überlagerung einer Zirkulation mit der ungestörten Anströmung (nicht ganz einfach gedanklich nach zu vollziehen) ist der Kern dieses Zirkulationsmodells. Das Zirkulationsmodell gibt die in der Realität beobachteten Effekte gut wieder, so daß sie über lange Jahre die Basis zur Berechnung des Auftriebs von Flugzeugen war. Allerdings es ist eine Modellvorstellung: so wie in der Realität die Elektronen nicht wie Planeten um den Atomkern kreisen (Bohr‘sches Atommodell) so zirkuliert auch keine Stömung um das Profil. Wenn wir uns moderne Airliner vorstellen, so wird klar, daß für die Berechnung des Auftriebs die oben gemachten Annahmen nicht gelten. Jede reale Strömung ist reibungsbehaftet und Strömungen über einer Machzahl von M=0,3 dürfen nicht als inkompressibel angesehen werden. Und jetzt? Wie berechnet man den Auftrieb? Heute sind wir in der glücklichen Lage, für die Navier-Stokes-Gleichungen sehr genaue Nächerungsverfahren zu besitzen. Diese können mit dem Computer gelöst werden. Im vergangenen Jahrzehnt ist dazu ein eigenes Fachgebiet entstanden die Compuational Fluid Dynamics (CFD). Unter www.nus.edu.sg/Major/SVU/software/ex131.pdf ist ein Beispiel für eine CFD-Lösung zur Berechnung einer Tragflügelumströmung zu finden. Und noch ein Tipp: Wer das Zirkulationsmodell besser verstehen will, dem sei folgender Link empfohlen: http://www.diam.unige.it/~irro/ Aber um den Kreis zu schließen: Der physikalische Grund für den Auftrieb ist die Druckverteilung auf der Oberfläche des Tragflügels. Wer bis hier durchgehalten hat: Vielen Dank für das Interesse! Kommentare und Anmerkungen sind natürlich willkommen. Beste Grüße, Peter |
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