Physikalische Frage zur Schubumkehr

[Fabian]

Hallo!
Ich verstehe nicht, wieso die Schubumkehr an Flugzeugen, sei es mit Klappe oder Kaskade, eine Verzögerung bewirkt.
Die Luft wird im Triebwerk ganz normal angesaugt und bescheunigt, was ja den Schub erzeugt, und dann in Fahrtrichtung ausgestoßen.
Dabei sehe ich nicht, wo denn jetzt eine Kraft entsteht, außer eben im im Triebwerk entgegen der Fahrtrichtung, also beschleunigend.
Die beschleunigte Luft, die auf die Umkehrklappen trifft übt natürlich eine Kraft aus, aber die kann ja unmöglich größer sein als die Kraft mit der die Luft beschleunigt wird???
Ich bin ratlos^^

[nahrens]

Es stimmt das das Luftansaugen (ähnlich eines Propellers) Schub oder viel eher einen Sog erzeugt, der größte Teil des Vortriebs entsteht jedoch durch Abstoßung schneller Luft am Triebwerksauslass.

Bei der Schubumkehr wird nun die nach hintenausgestoßene Luft umgelenkt und nahezu in Flurichtung abgegeben. Damit entsteht ein Schub in entgegengesetzter Richtung. Die Abstoßung erfolgt nun in die umgekehrte Richtung und hat somit negativ beschleunigenden Einfluss.

edit: Bilder sagen mehr als tausend Worte:

[Captain Michael]

So kann man es im Prinzip beschreiben. Auch Kompliment an Nahrens, wirklich gute Skizze gefunden und verständlich rübergebracht.
Nur der vollständigkeit halber will ich betonen, dass diese Erklärung für den Laien die beste und anschaulichste ist. Sollte uns allen so genügen. Man versteht es auf diese Weise am besten, nimmt man es jedoch genau, verschwimmt dieses eigentlich klare Prinzip zunehmend.

Die Düse ist bei weitem nicht so einfach im Detail, wie man es meinen könnte. Was die Ingenieure bei Rolls Royce dazu so meinen:

"Although the prinziples of jet propulsion will be familar to the reader, the distribution of the thrust forces within the engine may appear somewhat obscure."

weiterhin ein Auszug aus der Diskussionsseite bei Wiki:


"Eine Schubdüse liefert negativen Schub. Ihr Zweck ist nicht die Lieferung von Schub, sondern die Aufrechterhaltung des Druckniveaus im Triebwerk durch Begrenzung des Massendurchsatzes. Sie dient als Regelorgan und ist analog dem Auslassventil eines Kolbenmotors zu verstehen. Nur das die Schubdüse stets geöffnet ist, während Ventile abwechselnd ganzu zu oder ganz offen sind. Qualitativ erkennt man schon am Zusammenarbeiten zwischen Düse und Verdichter, inwieweit die Düsenaustrittsfläche das Druckniveau in der Strömungsmaschine "TRIEBWERK" bestimmt. Bei konstanter Düsenfläche steigt beispielsweise der Massendurchsatz an, wenn der Verdichterdruck durch Drehzahländerung (Schubhebelbetätigung) steigt. Würde man andererseits die Verdichterdrehzahl konstanthalten und stattdessen die Düsenfläche verkleinern, so würde der Massendurchsatz zurückgehen und der Druck würde sich innerhalb des Triebwerks erhöhen (Das Triebwerk würde wie ein Luftballon aufgeblasen werden, weil sein Austrittsquerschnitt zu klein ist).

Die Düse wird also ausschließlich zur Druckregelung benötigt. Ließe man sie weg, würde die Luft einfach nur irgendwie aus dem Triebwerk in die Umgebung "verpuffen", da keine Druckregelung des internen Verdichters mehr existiert. Das Triebwerk hätte keinen Schub. Man braucht also den negativen Schub (Kraft engegengesetzt zur Schubrichtung des Triebwerks), damit das Hauptbauteil, das zur Schuberzeugung beiträt, nämlich der Verdichter, überhaupt richtig arbeiten kann. Das ist das, was die Firma Rolls-Royce im genannten Buch sehr trefend mit "... somewhat obscure" umschriebt."


Insgesamt läßt sich das ungefähr so erklären:

Wie auch immer ist die genaue Lokalisation des Entstehungsortes des Schubs rein akademisch. Man kann sich an einer Gasmasse schecht 'Abstützen'. Somit führen 'mechanische' Betrachtungen hier ins Leere.
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Also, Fabian. Gute Erklärung siehe oben mit dem Bild. Gut zum vorstellen, intuitiv einleuchtend. Wenn man es genauer betrachtet jedoch etwas anders im Detail.

[nahrens]

Eine Idee, die mir gerade gekommen ist:

Betrachtet man die externen Schubumkehrklappen (etwa Fokker 70/100/MD-80 etc) müsste die Stärke des Umkehrschubs von der Entfernung der Umkehrklappen abhängen. Liegen diese weiter Weg, erfolgt bereits eine Abstoßung der Luftteilchen, es entsteht Schub. Bei idealen Bedingungen (die nie gegeben sein werden) dürfte die Stärke des Umkehrschubs also zu 1/l² (l: Abstand der Klappen zum Flugzeug) proportional sein. Aber nur im Idealfalle, also ohne die unvermeidbare Wirbelbildung.

[hallo2]

Der Fehler liegt in deiner Betrachtung
die Kraft entsteht nicht dadurch, dass die Luft auf die Umlenkklappen trifft, sonder dadurch dass sie ausgestoßen wird.

[ready for take-off?]

Die Kraft auf´n Flieger wirkt tatsächlich über die Umkehrschubklappen - aber man muss es einfach als ganzes betrachten: z.B. übern Impuls

bevor der Flieger kommt, steht die Luft.
nachdem sie durchs Triebwerk gesogen wurde, bewegt sie sich in Bewegungsrichtung des Fliegers => hat den Impuls geändert - es muss Gegenimpuls irgendwo wirken und zwar auf das Triebwerk (verbunden mit Flugzeug -> bremst das Flugzeug ab)

der Fakt, das die Luft das Flugzeug beim Angesaugt werden beschleunigt, interressiert nicht, da sie den doppelten Impuls auf die Umlenkklappen abgibt

(ich hab das Topic nicht von Anfang an gelesen, daher sry. für eventuell unsinnige Erklährung )
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See beyond the ordinary

[Fabian]

Dann nehm ich das mal jetzt so hin...werde noch etwas drüber sinnen^^
Danke euch!