Landung

[Betto]

Auftrieb hat nichts damit zu tun, dass Luft irgendwohin "gedrückt" wird.

Doch. Ein Flugzeug fliegt wegen des Impulsübertrags auf die Luft, die aus vielen kleinen, massebehafteten Teilchen besteht. Plain and simple.

Nur weil die Beschreibung eines Vorgangs mathematisch nicht geschlossen anzugeben ist, kann der physikalische Sachverhalt als Ganzes trotzdem einfach sein. Bevor man sich in Details verliert...

Grüße,

Betto

[UKING]

GENAU! Ich kann es nur immer wieder sagen:
Der Hauptauftrieb entsteht durch den Anstellwinkel; Bernoulli wirkt nur unterstützend und erhöht den Wirkungsgrad!!! Ich werde den interessanten Thread hier nicht noch ein drittes Mal verlinken , nur so viel noch mal zur Argumentation, woran man erkennen kann, dass es wirklich so ist:
1.:
Eine Weihnachtspyramide oder klassische Windmühle dreht sich aufgrund des Anstellwinkels der Rotorblätter. Würde man die gerade stellen und nur mit Profil versehen, würde bei weitem nicht derselbe Effekt eintreten. Bei modernen Windkraftanlagen wurde den Blättern eine aerodynamische Form gegeben, um Bernoulli zusätzlich mit zu nutzen und vielleicht auch die Anzahl der Blätter gering halten zu können.
2.:
(Manche) Kampf- und Kunstflugzeuge haben ein symmetrisches Flügelprofil; können also mit selbem Auftrieb und Flugverhalten auch auf dem Rücken fliegen.
3.:
Auch ein "normales" Flugzeug, entsprechend stabile Konstruktion vorausgesetzt, ist in der Lage, auf dem Rücken zu fliegen! Der dann in die "falsche Richtung" wirkende Bernoulli-Effekt muss dann allerdings durch stärkeren Anstellwinkel kompensiert werden.

Fazit:
Bernoulli ist richtig und wichtig! Und er ist es wert, im Physikunterricht ausgiebig besprochen und gelehrt zu werden! Aber dass er die Hauptaufgabe übernimmt, ist ein Irrglaube - vielleicht verursacht durch die umfassende Beschäftigung im Unterricht.
Man könnte auch mit einem "Scheunentor" fliegen, entsprechende Motorisierung vorausgesetzt. Da sich aber weder Natur noch Mensch "leisten" können, Energie zu vergeuden (Ausnahme eben Kampjets und Kunstflieger) ist ein effizientes Fliegen nur mit asymmetrischem Profil möglich.

[Peterle]

... Bernoulli muss schon viel leiden...

Also: Bernoulli gilt immer. IMMER! Er wird nicht "genutzt". Die Bernoulli-Gleichung setzt Druck und Geschwindigkeit einer Strömung im abgeschlossenen System zueinander in Beziehung. Punkt.

Weder ist hohe Geschwindigkeit "Ursache" für geringen Druck, noch ist geringer Druck "Ursache" für hohe Geschwindigkeit einer Strömung. Die Bernoulli-Gleichung ist keine Kausalbeziehung!

Ablenkung einer Strömung erzeugt immer auch einen Druckgradienten. Ablenken kann man eine Strömung mit einem Brett, einem symmetrischen, einem asymmetrischen Profil. Ein "schönes" Profil ist eher geeignet, eine Ablösung der Strömung hinauszuzögern - es ist effizienter als ein Brett.

Aber auch am Brett gilt Bernoulli!

Also: Auftrieb entsteht durch Ablenkung einer Strömung. Wie's Betto gesagt hat. Der Impulssatz *muss* gelten.

Die Berechnung des Druck- und Geschwindigkeitsfeldes in der Umgebung der Tragfläche ist halt mit dem Zirkulationsansatz nach Prandtl (die Theorie der tragenden Wirbellinie) relativ einfach durchführbar (Kutta-Bedingung). Das geht mit dem Ansatz "Druckgradient durch Strömungsablenkung" nicht so glatt.

Der Zirkulationsansatz teilt die Strömung *künstlich* in eine auftriebslose (weil reibungslose) Potentialströmung und eine Zirkulationsströmung, die allein den Auftrieb liefert. Mit der Kutta-Bedingung (die den hinteren Staupunkt auf die Flügel-Hinterkante legt), ist eine der vielen möglichen Zirkulationen eindeutig bestimmt, damit kann man dann rechnen.

Nochmal: Das ist eine *künstliche* (und völlig richtige) Vorgehensweise, die eine Berechnung ermöglicht. Sie sagt aber *nichts* über die physikalischen Ursachen des Auftriebs. Die hat Betto - Physiker - oben genannt.

Viele Grüsse
Peter

[UKING]

Ist ja klar, Peter,
klar gilt Bernoulli immer. Ich meinte nur, der Effekt, der an der charakterischen Form auftritt, wird nicht immer genutzt. Also wo an Unter- und Oberseite (bei Anstellwinkel=0) unterschiedliche Strömungs- und Druckverhältnisse herrschen.
Mein Beitrag bezog sich immer auf dieses Profil, das wir "Aviaten" ja alle so gut kennen. Also, dass das Profil nicht zwingend nötig ist, um zu fliegen!

[Peterle]

... ist ja ganz akzeptabel

Dieses sattsam bekannte asymmetrische Profil wird immer und überall so in Publikationen verwendet, deshalb ist es ja so "bekannt"

Es hat bei einem Anstellwinkel von Null halt einen leicht positiven Auftriebskoeffizienten - was soll's, normalerweise fliegt sowas ohnehin mit einem AoA von 2 oder 3 oder 5 Grad...

Lilienthal's Profile... die Profile der Wright's... die Profile der Verkehrsjets... das ist alles ziemlich weit weg von diesem "bekannten" Profil.

Egal, Hauptsache, es fliegt

Viele Grüsse
Peter

[Betto]

Bernoulli gilt immer, wenn man ein inkompressibles Fluid hat. (Luft? Hmmmm.... lieber Bier. )

Und die Voraussetzung dieser unsäglichen Zwillings-Moleküle, die gelten muß, damit der arme Bernoulli ohne weiteres (!) gelten kann, ist leider schlicht falsch. Die NASA widmet dieser Tatsache eine ganze Website (leider Link gerade nicht parat).

Ich glaube ja, daß die ganzen (teuer bezahlten!) Aerodynamiker diese komplizierten Gerüchte in die Welt setzen und viel dafür zahlen, damit möglichst komplizierte Thesen in populären Büchern stehen. Die werden ja auch Familien zu ernähren haben.

Hach, wie schön, wieder was abgesondert, nur wegen diesem Thread habe ich gerade noch den PC angeschmissen.

Es grüßt winkend
(aber ganz langsam, so daß sich die ganzen Moleküle möglichst ungestört fühlen)

Betto



Bemerkung:
Naja, nur weil ich nun hab' Physik durchaus studiert mit heißem Bemühn, (Betto unruhig auf seinem Hocker am PC) heißt das ja nicht: Bilde mir ein was Rechts zu wissen, bilde mir nicht ein, ich könnte was lehren. Auch hab' ich weder Gut noch Geld... (Ich liebe dieses Werk, kennt das noch jemand?) ... und tu' nicht mehr in Worten kramen. Gute Nacht.

[Peterle]

... doch wieder eine faustische Pingeligkeit bemerken müssen:
"Bernoulli gilt immer, wenn man ein inkompressibles Fluid hat..."

Latürnich!

Nun gilt aber als Faustregel, dass man bis etwa 100m/s inkompressibel rechnen darf, solange die relativen Dichteänderungen 5 Prozent nicht überschreiten

Ich hab' übrigens im Faust trotz heissem Bemüh'n nichts zum "Fliegen schwerer als Luft" gefunden, nur was für die Ballonfahrer:
"Ein bischen Feuerluft, die ich bereiten werde
hebt Dich geschwind von dieser Erde"...

Und was zu weiblichen Aerodynamikern: "Mich deucht, die Alte spricht im Fieber!"

Da steh' ich nun, ich armer Tor...

Peter

[UKING]

...nun habt Ihr ihn vollständig an die Wand geredet.

[alfora]

Original geschrieben von UKING
...nun habt Ihr ihn vollständig an die Wand geredet.

Wiesoooo?

Hat doch eh nur mit "Landung" begonnen und diese kleine Frage nach " wie ist das mit dem Start" war doch wirklich harmlos und der Bernoulli kann auch nichts dafür.

[AUA348]

Hallo zusammen,

toller Thread muss man sagen

Bernoulli wirkt nur unterstützend und erhöht den Wirkungsgrad!!!

Na ja, das ist es ja genau, was für uns letztendlich von Bedeutung ist! Es könnte jeder Gegenstand -auch eine Küche- problemlos fliegen, wenn man sie nur stark genug motorisieren würde Aber das ist es nicht, was wir anstreben. Wir reden hier vom Fliegen, einer wirtschaftlichen und annähernd lautlosen Bewegung (abgesehen von den Triebwerken ) durch die Lüfte (zumindest Segelflugzeuge können diesem Anspruch näherungsweise gerecht werden). Würde man ständig mit völlig übermotorisierten Ungetümen, ausgestattet mit ebenen Platten mit hohem Anstellwinkel als Auftriebsgeneratoren durch die Lüfte ziehen, wären wir wahrscheinlich schon alle im "akutischen Smog" zugrunde gegangen.

Momentan werden europaweit von Forschungseinrichtungen Unsummen in die Entschärfung von "Turbulenzgeneratoren" (Fahrwerke, Klappen u.ä.) gesteckt. Prallplatten wären wahrlich eine Katastrophe

Uns interessiert ja ohnehin nur das Fliegen unter optimaler wirtschaftlicher Ausnutzung aller zur Verfügung stehender Mittel. Und da kommt eben nur ein herkömmliches Profil in Frage.

Impulsaustausch entsprechend Newton'scher Mechanik. Klar, dass deshalb Flugzeuge fliegen. Aber die Aufteilung ist interessant, denn ein herkömmlicher Tragflügel wird nur zu 1 Drittel nach oben "gedrückt", jedoch zu 2 Drittel nach oben "gesogen" -eine stabile Strömung um das Profil vorrausgesetzt-. Reißt die Strömung ab, bleibt uns nur mehr eine Platte über...Aber selbst damit könnte ein Flugzeug fliegen, wenn ausreichende Motorisierung vorhanden ist.

Auftrieb entsteht durch Ablenkung einer Strömung. Wie's Betto gesagt hat. Der Impulssatz *muss* gelten.

Tja, die Rückstoßerklärung...Leider wird die Frage, warum die Luft nach unten umgelenkt wird, gar nicht erst gestellt. Es wird als selbstverständlich vorrausgesetzt, weil die Luft ja dem Profil ausweichen muss...

Bernoulli ist dennoch der Schlüssel zum Erfolg; lediglich das Zustandekommen der unterschiedlichen Geschwindigkeiten zwischen Ober- und Unterseite verursacht Kopfschmerzen.

Eine an sich recht verbreitete These beobachtet 2 Luftteilchen, die sich an der Nasenkante trennen, wobei das eine Teilchen entlang der Oberseite, das andere jedoch an der Unterseite entlang wandert. Durch die Krümmung an der Oberseite wird dann vermutet - kombiniert mit der These, dass sich die Teilchen an der Endleiste wieder treffen -, dass das obere Teilchen einen "weiteren" Weg zurücklegen müsste, als das untere, was sich dann in einer höheren Geschwindigkeit (gleiche Zeit, weiterer Weg ) des oberen Luftteilchens äußern müsste.
Leider ist diese nur allzu bequeme Theorie falsch, denn Windkanalversuche haben bewiesen, dass die Luftteilchen NICHT gleichzeitig an der Hinterkante des Tragflügels ankommen.

Das Phänomen des Auftriebs beginnt am Boden beim Anrollen des Flugzeugs. Hier bildet sich im ersten Moment an der Hinterkante ein Wirbel aus (Anfahrtswirbel). Luft strömt im ersten Moment über die Hinterkante zum "theoretischen" oberen Staupunkt. Um dies erreichen zu können, muss die Luft um die Hinterkante sehr schnell werden und im Staupunkt wieder auf null abgebremst werden. Durch Reibung jedoch wird die der Tragflächenoberseite nähere Luft so stark verzögert, dass sie der Bewegung um die Kante nicht mehr folgen kann. Sie löst ab. Die der Oberfläche entferntere Luft folgt jedoch der Bewegung um die Kante herum. Es kommt zu einem Aufrollvorgang und zur Entstehung des Anfahrtswirbels. Die Wirbel enstehen aber immer nur paarweise und als Ausgleich zu diesem Wirbel bildet sich über den gesamten Tragflügel im Idealfall ein Wirbel in die entgegengesetzte Richtung aus (Drehimpulserhaltung). Dieser ist an der Oberseite in Richtung Hinterkante, an der Unterseite in Richtung Nasenkante ausgerichtet. Es ist also ein Leichtes, sich vorzustellen, was mit Luftteilchen passiert, die sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, wenn man sie mit dieser Zirkulation kombiniert: Entlang der Oberseite strömen sie etwas schneller, an der Unterseite etwas langsamer. Der Rest ist Bernoulli ausgelöst eben durch die Zirkulation. Aber das hat Peterle ja schon weiter oben geschrieben... Das gilt zumindest im 2D-Fall. Im 3D-Fall kommen dann noch anderen Phänomene hinzu, Stichwort Randwirbel. Der durch den Anfahrtswirbel entstandene Wirbelfaden muss ja weitergeführt werden; im Prinzip bis zum Anfahrtswirbel selbst, aber das führt zu keinem Abbruch der Theorie an sich.

Reißt die Strömung um einen Flügel einmal ab, bleibt dann nur mehr der Anteil des "gedrücktwerdens" über. Der "saugende" Teil ist verloren und da letzterer aber 2 Drittel ausmacht, kracht die Kiste dann ordentlich in Richtung Erdboden. Außer, man hat genügend Leistung in Reserve, dann kann man dennoch mit derartig hoher Geschwindigkeit Weiterfliegen (notwendige Leistung steigt linear mit cw und der Fläche, aber mit der dritten (!) Potenz der Geschwindigkeit), dass allein die reinen Impulskräfte (zumindest der vertikale Anteil) die Gewichtskraft ausgleichen. Den horizantalen Anteil muss man dann eben durch Motorleistung aufbringen...

Das wäre dann nicht ganz zeitgemäß

Wohin doch eine simple Diskussion über Landungen führen kann

Und übrigens: Sorry für diesen langen Beitrag...ich will niemanden langweilen...