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warum fliegt das flugzeug?!

 
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McBoon
Bruchpilot
Bruchpilot


Anmeldungsdatum: 16.09.2005
Beiträge: 8

BeitragVerfasst am: Fr Sep 16, 2005 2:03 pm    Titel: warum fliegt das flugzeug?! Antworten mit Zitat

Hi Leute,

So hab ich es verstanden, warum ein Flugzeug fliegt:
Durch die Anfahrtsgeschwindigkeit wird die Luft gegen die Flügel gepresst. Das versucht einen Wirbel am hinteren Teil des Flügels, dieser Wirbel widerrum verursacht eine ihm gegenläufige Strömung. Diese Strömung beschleunigt nun die Teilchen oberhalb des Flügels (Resultat: geringere Konz. -> Unterdruck) und bremst die Luftteilchen unterhalb des Flügels (erhöhte Konz. -> Überdruck). So entsteht der Sog bzw. Druck, der das Flugzeug fliegen lässt.

jetzt meine Frage: Stimmt diese Erklärung?

Danke im voraus,

McBoon
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Speedbird715
Captain
Captain


Anmeldungsdatum: 17.08.2005
Beiträge: 196
Wohnort: 15nm E EDGS

BeitragVerfasst am: Fr Sep 16, 2005 4:18 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
jetzt meine Frage: Stimmt diese Erklärung?


Nun ja, teilweise Wink

1. Die Luft wird nicht gegen den Flügel gepresst. Die Luftmoleküle im Flugweg des LFZs haben gar keine andere Wahl als auf den Flügel zu treffen und diesen zu umströmen.

2. Der Flügel erzeugt keinen Auftrieb wegen irgendwelchen Wirbeln; ganz im Gegenteil. Zunächst einmal treffen besagte Luftmoleküle auf den Staupunkt (= Flügelvorderkante) und strömen um Ober- und Unterseite. Sie tun dies zunächst als laminare (= gleichförmige, nicht verwirbelte) Strömung, und zwar bis zum "Umschlagpunkt", normalerweise irgendwo in der Mitte des Flügelprofils, oben und unten. Ab da folgen die Luftmoleküle der Flügelkante nicht mehr laminar, sondern turbulent (= verwirbelt). An der Hinterkante des Profils findet sich dann nur noch eine Zone von verwirbelter Luft.

Für den Auftrieb interessant ist zunächst nur die laminare Luftströmung auf beiden Seiten des Flügels. Die gewölbte Profilform bedingt, dass die Luftmoleküle oben schneller als unten strömen müssen um gleichzeitig am Ende anzukommen (sie haben ja gar keine andere Wahl, von hinten kommen schon die nächsten). Nun hat ein schlauer Italiener namens Bernoulli entdeckt, dass bei Gasen ein Unterdruck entsteht wenn diese schneller strömen. Und schon haben wir unseren Auftrieb. Der Unterdruck entwickelt eine Sogkraft nach oben. Zusätzlich bewirkt die Profilwölbung auf der Unterseite eine Hubkraft, die allerdings wesentlich schwächer ist (etwa die 1/3 bis Hälfte der Sogkraft). Ergo: Der Flügel wird sozusagen nach oben gesaugt --> AUFTRIEB.

Dieser Auftrieb ist für eine bestimmte Geschwindigkeit immer konstant, und im Horizantalflug gleich der Gewichtskraft. Er kann aber durch Veränderung des Anstellwinkels (= Höhenruder hoch / runter) manipuliert werden. Man verändert die Profilwölbung quasi aerodynamisch. Wenn man es allerdings übertreibt und den Anstellwinkel zu stark vergrößert (etwa 13°-14° bei den üblichen Profilen), passieren unschöne Dinge.

JETZT kommen nämlich deine Wirbel ins Spiel. Die immer vorhandene turbulente Luftschicht erzeugt eine Rückströmung, die im Flug bei hohem Anstellwinkel dafür sorgt, dass der Umschlagpunkt immer weiter nach vorne wandert. Irgendwann ist fast der ganze Flügel nur noch von turbulenter Strömung umgeben. Man könnte auch sagen, die verwirbelten Luftmoleküle können dem Profil nicht mehr folgen. Damit ist natürlich auch das Prinzip der Sogwirkung durch laminare Strömung zunichte gemacht und der Auftrieb verringert sich rapide.

Wenn der Pilot nicht reagiert und den Anstellwinkel verringert, fangen Passagiere und Überziehwarnung an zu kreischen und die ganze Angelegenheit wird ziemlich ballistisch. STRÖMUNGSABRISS. STALL.

Das ist auch schon alles, was man wissen muss, um zu erklären, warum ein Flugzeug fliegt bzw. nicht mehr fliegt.


Jaja, ich liebe die Aerodynamik! Mr. Green Hoffe nur, mein Gebrabbel ist einigermaßen verständlich. Es ist übrigens erschreckend, wie viele flugangstgeplagte Leute überhaupt keinen Plan von diesen Dingen haben.. Rolling Eyes


MfG,
Speedbird.
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blablubb
Captain
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Anmeldungsdatum: 28.05.2003
Beiträge: 1485
Wohnort: tal zwischen bergen

BeitragVerfasst am: Mo Sep 19, 2005 12:20 am    Titel: Antworten mit Zitat

hallöchen!

nur sollte erwähnt sein, das die wölbung der tragfläche (und somit resultierende geschwindigkeitsdifferenz der teilchen) DEFINITV nicht (allein) der grund ist, warum ein flugzeug fliegt. als beispiel zur verdeutlichung sei hier nur ein modernes kunstflugzeug (z.b. pitts 2) erwähnt, die ein derart symetrisches flügelprofil hat, dass die lufteilchen oben wie unten gleich schnell entlangströmen würden.... - also auch ein einfaches brett beschert gute deinste als flügel wenn es nur genug "angestellt" wird.

es gibt übrigens weit aus mehr und ERHEBLICH komplexere bzw. physikalisch, vorallem aber mathematisch "korrektere" modelle um das phänomen des fliegenden flugzeugs zu erklären. (was um himmelswillen nichts an der korrektheit von speedbirds ausfürhung ändert)
eine davon beschreibt den auftrieb viel simpler: aktio = reaktio -> luftteilchen werden (nach unten) beschleunigt - somit folgt reaktio: flügel erfährt gegenkraft.


zum "angreifen" findet man hier sehr nette erklärungen:
(und auf den folgenden seiten)

http://www.quarks.de/dyn/14109.phtml


oder der online-strömungskanal Smile -> http://www.quarks.de/dyn/14351.phtml

lg
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thaxd
Navigator
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Anmeldungsdatum: 10.08.2005
Beiträge: 40
Wohnort: Siegen

BeitragVerfasst am: Di Sep 20, 2005 12:21 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Erst mal großen Lob an das Forum ist echt sehr hilfreich für die Vorbereitungen auf die Bu bzw Fq.

So nun mal zum Flügel. Was der MCBOON vielleicht mit den Wirbeln auch gemeint haben könnte sind die Wirbelströme die vor allem am Ende des Flügels durch den Ausgleich von Druckunterschieden auf ober -und Unterseite entsteht. Wird durch Winglets minimiert.(Randwirbel bzw Wirbelzöpfe).


Der Grund das ne Pitts oder ne Extra oder allgemein Kunstflugzeuge ein Symmetrisches Profil haben ist das man beim Kunstflug im Rücken und im Normalflug annähernd den gleichen Auftrieb erzeugt. der Auftrieb resultiert ja meistens aus 2/3 sog und 1/3 druck. Bei dem Symmetrischen Profil hat man dann halt denke ich nicht mehr die 2/3 dondern das gleicht sich ein wenig aus aber durch den Einstellwinkel und durch die Enorme Power der dinger Relativiert sich das aber. Die können 300 meter und mehr senkrecht nach oben fliegen.
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Thor Kaufman
Captain
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Anmeldungsdatum: 23.01.2005
Beiträge: 184
Wohnort: Gießen

BeitragVerfasst am: Di Sep 20, 2005 7:13 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Hi, blablubb hat's eigentlich am besten und richtigsten erklärt.

Stell' dir einfach vor, dass die Luftteilchen gegen eine schräge Fläche fliegen, die Tragflächenwölbung, sie werden damit nach unten abgelenkt, actio, gleichzeitig wird sozusagen die Gegenseite angehoben, reactio.

Kannst du auch einfach testen, indem du deine Hand schräg in den Fahrtwind stellst, zB beim Autofahren, sie wird "angehoben".


Dass die Luftteilchen gleichzeitig hinten ankommen, stimmt nicht, wurde schon vor langem in Windkanaltests widerlegt und gezeigt. Und dass die Teilchen an einer Seite schneller strömen als auf der anderen, ist nicht die Ursache des Auftriebs, sondern einfach eine Folge von dem ganzen Kram (wovon genau, weiß ich gerad nicht, aber ich weiß, dass es nicht die Ursache ist Wink).
Ganz genau kann ich's gerad auch nicht mehr erklären, finde auch die .pdf Datei dazu nicht mehr. Musst evtl mal im Internetz weiter suchen.

Merk dir einfach actio = reactio und gut is. Wink
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harry3
NFFler
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Anmeldungsdatum: 17.05.2005
Beiträge: 16

BeitragVerfasst am: So Nov 20, 2005 12:36 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, der Auftrieb setzt sich zusammen aus Bernoulli und Newton.

Newton: Schiefe Fläche->Luftteilchen werden nach unten gedrückt. Actio=Reactio==>Flügel wird nach oben gedrückt.

Bernoulli: Durch die Form des Flügels hat die Luft über dem Flügel sozusagen weniger Platz um durchzuströmen, während unten die Wölbung klein bis nicht vorhanden ist, somit hat die Luft unten mehr Platz und kann langsamer strömen.
Also strömt sie oben schneller als unten, und schnelle Gase haben weniger statischen Druck. Das Flugzeug wird nach oben gesaugt.



Grüße,
Harri
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jonas
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Anmeldungsdatum: 03.02.2003
Beiträge: 2317
Wohnort: Paradise City

BeitragVerfasst am: So Nov 20, 2005 1:38 pm    Titel: Antworten mit Zitat

harry3 hat folgendes geschrieben:

Bernoulli: Durch die Form des Flügels hat die Luft über dem Flügel sozusagen weniger Platz um durchzuströmen, während unten die Wölbung klein bis nicht vorhanden ist, somit hat die Luft unten mehr Platz und kann langsamer strömen.

Die gleichen Grundlagen gelten übrigens in der Geotechnik bei Wasser im Untergrund!
Für die Wasserströmung im Untergrund gibt es zwei wichtige Grundgleichungen aus der Hydromechanik!
Eine davon ist die Bernoullische Gleichung, die andere die Kontinuitätsgleichung:
Q=v*A=const
folglich: Q=v1*A1=v3*A3
Wie harry schon erwähnte: Je kleiner die Fläche, desto größer die Strömungsgeschwindigkeit! Diesbzgl. verhalten sich Wassermoleküle wie Luftmoleküle!

Was Auftrieb im Bauingenieurwesen auch für negative Konsequenzen haben kann, sieht man sehr deutlich an dem "worst case"-Szenario des hydraulischen Grundbruchs, das meistens Verletzte oder gar Todesopfer zur Folge hat!
Ein hydraulischer Grundbruch tritt ein, wenn eine nach oben gerichtete Grundwasserströmung die Scherfestigkeit des Bodens verschwinden lässt. Dieses Problem kann zum Beispiel an der Luftseite einer Spundwand in einer Baugrube mit offener Grundwasserhaltung auftreten. Wegen der verschwindenden Festigkeit des Materials wird der Spundwand das Erdauflager genommen. Wenn sich Kanäle bilden, steigt die Durchlässigkeit schlagartig an, wodurch die Gefahr einer Flutung besteht.

Meistens wird der hydraulische Grundbruch dadurch erklärt, dass eine nach oben auf die Körner wirkende Strömungskraft die Gewichtskraft der Körner unter Auftrieb überschreitet, und somit das Korngerüst seinen Zusammenhalt verliert.

Auftrieb kann also auch negative Konsequenzen haben! Ich weiss selber von zwei Fällen, bei denen es einen hydraulischen Grundbruch in Baugruben gegeben hat. Glücklicherweise ist das beidesmal am Wochenende passiert, als die Arbeiter zuhause waren! Das Wasser drückte mit einer unvorstellbaren Kraft die Sohle der Baugrube nach oben...im Bruchteil einer Sekunde! Ist zu diesem Zeitpunkt dort jemand am Arbeiten, hat man so gut wie keine Chance!
_________________
A319-A321

"I've never known an industry that can get into people's blood the way aviation does."
-Robert Six, founder of Continental Airlines
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buddyholly
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Anmeldungsdatum: 16.05.2005
Beiträge: 235

BeitragVerfasst am: So Nov 20, 2005 6:52 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Wobei zu bedenken ist dass wir uns hier im Unterschallbereich befinden...
Bei Überschall sieht das Ganze etwas anders aus wenn ich mich nicht täusche?! Very Happy
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harry3
NFFler
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Anmeldungsdatum: 17.05.2005
Beiträge: 16

BeitragVerfasst am: So Nov 20, 2005 7:07 pm    Titel: Antworten mit Zitat

buddyholly hat folgendes geschrieben:
Wobei zu bedenken ist dass wir uns hier im Unterschallbereich befinden...
Bei Überschall sieht das Ganze etwas anders aus wenn ich mich nicht täusche?! Very Happy


Genauer gesagt kann man Luft nur bis zu ca. 600km/h als Gas berechnen(näherungsweise) .
Danach verhält sie sich teilweise untypisch für Gase, z.B. wird die Luft zäh!!!


Grüße,
Harri
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