Darum fliegt ein Flugzeug
Die vorliegende Erklärung ist in einfachen Worten verfasst. Physik muss nicht kompliziert dargestellt werden. Auch mit einfachen Worten kann man sie richtig darlegen.
Zum Schluss gibt es das Highlight, den Strömungsabriss (stall).
Um Physik zu verstehen, bedarf es keiner Mathematik. Mathematik kann physikalische Zusammenhänge berechnen aber nicht erklären. Deshalb wurde bewußt darauf verzichtet. Impuls 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.
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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 Flugzeug 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 welches zu den bekannten falschen Schlussfolgerungen führt.
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.
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