Zusammenfassung
Um die Natur zu verstehen, bedarf es keiner Mathematik sondern eines physikalischen Verständnisses. Impuls und Stoß versteht man sofort, wenn es um feste Körper wie das Newton-Pendel geht. Anders, wenn es um Fluids (Flüssigkeiten und Gase) geht, das kann man nicht gleich sehen - es ist aber das gleiche Prinzip.
Foto: NASA Endeavour landing at KSC |
Luft hat ein enormes inneres Energiepotential. D.h. wenn es ermöglicht wird, dass lokale Luftdruckunterschiede erzeugt werden welche durch eine Abschottung (Flügel) voneinander getrennt sind, dann können, enorme Kräfte auf die Abschottung (Flügel) einwirken. Wenn bezogen auf die Bewegungsrichtung angestellte Körper/Flügel Luft nach unten beschleunigen (Impuls), dann bilden sich Bereiche verschiedenen Luftdrucks aus. Überdruck unten ("Druckpolster"), Unterdruck oben ("Druckdefizit"). Luftdruckkräfte werden nur von der Seite des höheren Drucks weiter gegeben (Luft kann nicht "saugen" - nur drücken). Dem auf die Flügelunterseite wirkende höheren Druck steht der auf der Flügeloberseite geringere Druck gegenüber (Druckdifferenz), sodass eine aufwärtsgerichtete Kraft, die Auftriebskraft, entsteht.
Das "Druckdefizit" wird nicht von einer Strömung gebildet die durch die längere Laufstrecke des Profilrückens bedingt wäre. Das "Druckdefizit" bildet sich im Wesentlichen durch die geometrische Raumöffnung des angestellten Flügels (Anstellwinkel). In der kurzen Zeit des Durcheilens (Fluggeschwindigkeit und Trägheit/Viskosität der Luft) kann sich die Raumöffnung nicht vollständig (Defizit) auffüllen. Ein Flügel bzw. ein Flügelquerschnitt ist optimiert um die benötigten Druckbereiche am effektivsten zu schaffen und ein beherrschbares Flugverhalten zu erreichen.
Ein Fluggerät bewegt sich, die Luft steht im Wesentlichen. Beim Beschleunigen von Luft (Anstellwinkel) wird diese Hauptsächlich nach unten und oben (vertikal) abgelenkt und fließt nach dem Durcheilen des Flügels auch gleich wieder zurück. Strömung suggeriert eine Bewegung der Luft entlang der Körperoberfläche (horizontal) die es beim Fliegen so nicht gibt, bei der Betrachtung von Stromlinien wird das Inertialsystem des Körpers genommen, nicht das der Luft.
Es ist irreführend, bei der Erklärung des dynamischen Auftriebs die Begriffe wie Bernoulli, Zirkulation oder andere Phänomene, als Ursache zu bezeichnen - sie sind nur Effekte und nicht im Sinne der klassischen Mechanik ursächlich. Um nicht zu verwirren sollten diese Begriffe bei Erklärungsversuchen besser erst gar nicht erwähnt werden.
Vor allem empfiehlt es sich aber, das aus der Fluiddynamik stammende allgemeine Wort "Strömung", nicht zu verwenden wenn man vom dynamischen Auftrieb spricht. Der Kunstgriff "instationäre Strömung" wird zwar auf die Bewegung der verdrängten Luftteilchen am Anfang der Bewegung angewandt, jedoch nicht auf den eigentlichen Flugzustand.
Da Druck mit den Impulsen der Luftmoleküle definiert werden kann, kann man die physikalische Ursache des Auftriebs zusammenfassend mit dem Reaktionsgesetz erklären (actio-reactio), welches Newton schon definiert hat.
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Stall ohne Strömung ⇐ |