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einheitliches Betrachtungssystem

Windkanal(das Flugzeug bewegt sich – nicht anders herum)
Die Erfindung des Windkanals machte aerodynamische Versuche einfacher. Im Windkanal steht das Objekt, die Luftmasse bewegt sich. Die Ergebnisse von Messungen sind ähnlich der Wirklichkeit. Wenn man in die bewegte Luft Rauch einbläst, sieht man die Bahn der bewegten aneinander gereihten Luftteilchen, das Bild einer Strömung wird erkennbar.
Das ist aber nicht die Wirklichkeit beim Fliegen in freier Natur, es ist nicht die Flugbahn eines einzelnen Luftteilchens. Der Windkanal ist eine Versuchsanordnung. Jeder Pilot weiß, daß er sich üblicherweise mit seinem Flugzeug bewegt und die Luft nahezu steht. Wenn Gegenwind herrscht, dann ist das ganze System Luftmasse in Bewegung, also das Betrachtungssystem an sich.

Luftmoleküle geben ihre Impulse an andere Luftmoleküle weiter. Um zu verstehen wie diese Impulse sich an betroffenen Festkörpern bemerkbar machen ist es notwendig, daß man die Luft und die Luftteilen an sich und deren Verhalten versteht. Deshalb ist die Auswahl des richtigen Betrachtungssystems so wichtig. Ohne Medium (Luft) gibt es kein aerodynamisches Fliegen, ein Flugzeug kann im luftleeren Raum nicht fliegen.
Experimentelle Versuchsanordnungen nutzen andere Medien wie Gase mit höherer Dichte oder Flüssigkeiten wie z.B. Wasser. Werden die Parameter unter Berücksichtigung der Reynold'schen Zahl entsprechend gewählt kommt man zu ähnlichen Ergebnissen als in Luft. Ein Flugzeug ist nur ein Objekt von Vielen die fliegen. Deshalb kann Aerodynamik nicht am Betrachtungssystem Flugzeug festgemacht werden sondern muß sich am Medium orientieren, in unserem Fall ist es das Medium Luft.
Moderne mathematische Ansätze nutzen die dreidimensionale Fenite Elemente Methode die erst durch leistungsfähige Rechner möglich wurden. Inwieweit nicht nur die Druckverhältnisse in den einzelnen Elementen hinreichend genau gerechnet werden können, sondern auch die dadurch indizierten Relativbewegungen der Elemente, ist dem Verfasser noch nicht bekannt. Für die Vorausberechnung der entstehenden Relativbewegungen wie zum Beispiel Wirbel ist die neben der statischen Druckverteilung auch die relative Dynamik von Interesse.

Animation von Peter ApelUm zu verstehen, was an einem Flugzeug, und im Besonderen an einem Flügelprofil passiert, stellt man sich ein einzelnes Luftteilchen vor (nicht eine Aneinanderreihung von permanent neuen Luftteilchen wie bei einer Rauchfahne). Es ist nicht egal welche Bezugsebene (Luft oder Flugzeug) gewählt wird.
Eine Strömung, wie sie durch die Rauchfahne suggeriert wird, gibt es am Flügelprofil nicht. Bernoullieeffekte offenbaren nicht das Grundprinzip des Fliegens weil die Strömung nach Bernoulli beim Fliegen so nicht existiert (es gibt keine Strömung, das Flugzeug ist in Bewegung, die Luft steht). Die Energie steckt im Flugzeug (Lageenergie wird in Bewegungsenergie umgewandelt) und nicht in der Luft. Bei Versuchen mit angeblasenen Papierstreifen oder Tischtennisbällen wird Luft höherer Energie (zugeführte Geschwindigkeit) verwendet, das hat mit der Wirklichkeit beim Fliegen nichts zu tun.
animierte Bildquelle: Jan Peter Apel Flugtheorie.de


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