Auftrieb am Flügelprofil

Idealisierte, überzeichnete Darstellung der Druckverteilung im Normalflug

Im Flug baut sich durch den Anstellwinkel unter dem Flügel ein nicht symmetrisches "Druckpolster" auf. Die Luftteilchen werden im vorderen unteren Profilbereich erfasst und nach unten beschleunigt. Sie haben deshalb, während die Profilunterseite durcheilt, bereits einen nach unten gerichteten Geschwindigkeitsvektor der bis zum Profilende nicht wesentlich zunimmt.

Daher baut sich vorne ein stärkeres "Druckpolster" auf (auch wegen der Überlagerung mit dem Staudruck). Dieser "Druckpolsterkeil" beeinflusst schon vor dem Flügel die Luft. Im Verlauf der Profilunterseite nimmt das "Druckpolster" ab, hinter dem Flügelprofil „versandet" es mit einer abwärts gerichteten Komponente.

Wegen des voreilenden "Druckpolsters" werden Luftteilchen schon vor dem Profil nach oben abgelenkt und durch das "Druckdefizit" der Oberseite werden diese über der Flügelnase etwas beschleunigt. Durch das abfallende obere Flügelprofil (Profilrücken) bildet sich ein Freiraum. Die vor dem Flügel angehobene Luft, aber vor Allem vom statischen Druck, wird dieser aufgefüllt. Dieses durch die Masseträgheit verursachte temporär unvollständige Auffüllen führt also zum vorgenannten "Druckdefizit" (Unterdruck) über dem Profilrücken. Der Druckgradient ist durch die Raumöffnung relativ groß (auch abhängig von der Form der oberen Profilwölbung) sodass die von oben nachdrückenden (nachschießenden) Luftteilchen am Ende des Profils ebenfalls eine abwärtsgerichtete Komponente haben (Viskosität und Masseträgheit).

Das Flügelprofil bewegt sich nahezu waagerecht wobei die Luft im Wesentlichen senkrecht zum Ausweichen genötigt wird. Im Wesentlichen deshalb weil die Oberflächenreibung Luftpartikel in Flugrichtung "mitreißt" was aber für das allgemeine Verständnis vernachlässigbar ist. Die bekannten Richtungen der Grenzschichtvektoren (laminar, turbulent) gelten für echte Strömung i.B. in Rohrleitungen, auf einem bewegten Flügel sehen sie aber anders aus und gehen in eine andere Richtung, was ebenfalls zeigt, dass das vertauschen von Inertialsystemen nicht einfach möglich ist.

Was hindert das untere Luftpolster daran das Druckdefizit der Oberseite um die Flügelhinterkante herum auszugleichen? Die Summe von kinetischer Energie und Druckenergie der Flügeloberseite (im Bereich der Flügelhinterkante) ist nahezu identisch mit der Summe der kinetischen- und Druckenergie der Unterseite. D.h. während auf der Oberseite geringerer Druck herrscht (geringere Druckenergie) ist aber die kinetische Energie (Bewegungsenergie mit abwärts gerichtetem Vektor) höher. Unten ist es gerade umgekehrt.

Die abwärts gerichteten beiden Luftmassen vermischen sich am Ende des Flügels nicht homogen (die Unterschiede von kinetischer und Druckenergie gleichen sich aus) sondern in Form von kleinen Wellen und Wirbeln. Diese relativ kleine Turbulenzschleppe betrifft in erster Linie den Druckausgleich des Profils.

Zurück bleibt eine abwärts gerichtete Luftmasse die sich in weiterer Folge mit der Umgebungsluft in Form von aufwärtsgerichteten Wirbeln vermischt. Vermischt mit den Randwirbeln der Flügel bleibt eine größere Wirbelschleppe zurück. Diese Wirbelschleppe hinter schweren Luftfahrtzeugen ist bekannt und für unsere Fluggeräte sehr gefährlich (selbst schon ab der ersten Wake Turbulence Categorie Light (L)). Das Flugzeug fliegt weiter, die Luftmasse dahinter kommt nach einiger Zeit in Ruhe. Was bleibt: Energieeintrag in die Luft in Form von Wärme (Bewegungsenergie wird in Wärme umgewandelt).