Wieso fliegt ein Flugzeug?!?!

[Peterle]

... 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 ) 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 ....

Viele Gruesse
Peter

[jock]

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.

Original geschrieben von Peterle
Wer glaubt, etwas zu wissen, zweifelt nicht mehr. Wer an seinem Wissen nicht mehr zweifelt, der lernt auch nichts mehr...

Wow, darf ich das in meine Signatur aufnehmen? Super Spruch!

TSchüß
David

[Andragar]

@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:

[Schleicher]

alles loslassen reicht auch bei den neuen Fliegern...

Ins Rückentrudeln überschlagen...hmmm...da musste aber schon ein Profi sein *gg*

[Andragar]

da musste aber schon ein Profi sein

Jau.

[Schleicher]

arrrr

ps: muss sein, sorry

[Rocher Volant]

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