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Allg. Fragen zur Technik


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Hallo. Da ich bei meiner letzten Frage so viele gute Antworten bekommen habe, habe ich jetzt die Hoffnung, dass sich hier vielleicht noch einige andere technische Unklarheiten meinerseits aus dem Weg räumen lassen, von daher stelle ich einfach mal ein paar allg. Fragen zu Flugzeugen, die mich als Laien schon lange interessieren, worauf ich aber noch keine Antwort gefunden habe. Danke im Voraus schonmal für die Antworten.

1. Wofür genau sind die Autobrakes gut? Ich habe mal gelesen, dass die nach der Landung automatisch anfangen zu bremsen, allerdings kann das der Pilot doch auch selbst mit den Bremspedalen machen, oder?

2. Warum ist so oft die Rede von "Autopilot Nr.1" und "Autopilot Nr.2"? Warum gibt es da 2 Stück?

3. Flugzeuge fliegen ja auf Grund des physikalischen Prinzips "Actio gleich Reactio". Warum hat ein Flügel dann aber trotzdem diesen besonderen Querschnitt, bei dem unten ein Überdruck und oben ein Unterdruck entsteht, wenn doch dieser Druckunterschied nur einen Bruchteil des benötigten Auftriebs ausmacht?

4. Welche Aufgabe hat der "Flight Director"?

5. Die Flaps erhöhen ja den Auftrieb. Warum fährt man die dann beim Start nicht komplett aus?

6. Warum nimmt die Triebwerksleistung mit zunehmender Höhe ab?

 

Bin dankbar für jede Antwort. Wie gesagt, bin technisch gesehen ein Laie, interessiere mich aber riesig für Luftfahrt.

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Zu 3: Dieses Prinzip gilt für Raketen in der Raumfahrt, aber nicht für den Auftrieb der Flugzeuge.

 

Zu 6: Mit zunehmender Höhe nimmt der Luftdruck ab, die Luft wird also immer dünner. Der durch das Triebwerk erzeugte Luftstrahl wird somit auch immer weniger effektiv, einfach, weil immer weniger Luft vorhanden ist. Gleichzeitig steht auch immer weniger Sauerstoff zur Verfügung, um mit dem Kerosin zu verbrennen.

 

Martin

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3. Flugzeuge fliegen ja auf Grund des physikalischen Prinzips "Actio gleich Reactio". Warum hat ein Flügel dann aber trotzdem diesen besonderen Querschnitt, bei dem unten ein Überdruck und oben ein Unterdruck entsteht, wenn doch dieser Druckunterschied nur einen Bruchteil des benötigten Auftriebs ausmacht?

 

Gute Frage, da man dazu dauernd wiedersprüchliche Informationen findet.

So wie ich alles verstanden habe, scheint die Erklärung mit Druckunterschieden veraltet zu sein, allerdings hab ich bisher auch keine abschließende Erklärung gefunden.

Jede Bewegung funktioniert nach dem Rückstoßprinzip. Das Flügelprofil lenkt die Luft nach unten und es entsteht dadurch eine Kraft in die entgegengesetzte Richtung. Das ganze wird an der Flügeloberseite durch den "Coanda-Effekt" verstärkt (das kann man beobachten, wenn man einen Finger in einen Wasserstrahl hält: der Strahl biegt sich zum Finger hin. http://jnaudin.free.fr/html/coanda.htm).

Mit diesem Effekt funktioniert auch das oft genannte Experiment, bei dem man knapp über die Oberseite eines Papierstreifens pusten soll. Das Blatt wölbt sich nach oben, aber nicht wegen irgenwelchen Druckunterschieden (dieses Modell soll es eigentlich erklären), sondern weil der Luftstrom zum Objekt hin abgelenkt wird.

 

Diese Erklärung klingt zwar für mich am plausibelsten, aber trotzdem kann man überall lesen, dass der Auftrieb durch einen Unterdruck auf der Flügeloberseite und einen Überdruck auf der Unterseite entsteht. Mir fehlt das technische Verständniss die Korrektheit aller Modelle zu beurteilen, aber für mich stellt sich bei dem klassischen Erklärung die Frage, wo da actio est reactio bleibt?

 

Hier steht nochmal mehr dazu: http://www.lilienthal-museum.de/olma/kerkow.htm

 

 

Zu 3: Dieses Prinzip gilt für Raketen in der Raumfahrt, aber nicht für den Auftrieb der Flugzeuge.

 

In der Schule wird gelehrt, dass jede Bewegung durch Rücktoß funktioniert, egal ob du beim Laufen die Erde nach hinten abstößt, beim Triebwerk Luft nach hinten ausstößt, mit der Schiffsschraube Wasser beschleunigst, mit den Rotorblättern eines Hubschraubers Luft nach unten bläst...

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Heist actio = reactio den, dass die "Auftriebskraft" als Gegenkraft zur Gewichtskraft bzw. dessen Resultierenden aus einem Ablenken des Luftstroms rühren muss? Klar ist, die Summe aller Kräfte ist in dem geschlossenen System (Flugzeug in konstantem/unbeschleunigten Flug) gleich ist.

Jetzt mal ohne das Ganze zu theoretisch zu betrachten: wenn ich mir das Profil eines Superkritischen Flügel anschaue, dann hat dieses ja eine recht markante Form, aber ob man dies so gebaut hatte, nur um Luft (nach unten) umzuleiten?

 

 

1. das Autobrakesystem verzögert das Flugzeug gem. definierten Verzögerungswerten, also (je nachdem wie man bzw. der Hersteller nun die einzelnen Stufen definiert) zb. auf Stufe 1 wird mit dann 1m/s² angefahren und ausgeregelt. Damit kann man die Piloten/Flugzeug entlasten, mit den Pedalen muss man ja "nebenbei" auch noch ein Flugzeug auf der Bahn halten.

Die maximale Verzögerungsrate wird dann durch das Anti-Skid-System "geregelt", dabei werden die Räder auf etwa 12-14% Schlupf geregelt, sprich das Flugzeug macht 100m, die Reifen 86m. Bei 13% Schlupf übertragen die Reifen (auch beim Auto, Motorrad) die meisten Kräfte (bzw. sind in der Lage dazu).

Anti-Ski ist dabei quasi das ABS des Autos, mit dem Unterschied, solange alles funktioniert, gibt es keine Stotterbremse, sondern diese 12-14% Schlupf.

Während des Starts wird diese maximale Verzögerungsrate vorgewählt, sodass während eines Startabbruchs sofort voll gebremst wird.

 

2. Na das kommt auf den Flugzeugtyp an, das geht dann "von-bis" :D Ich möchte/kann (auch weil ich es nicht weiß) nicht jeden Fall abhandeln und zu tief einsteigen, aber "früher", so vor 40Jahren, hatten große Flugzeuge meist 2 Autopiloten, was auch hieß, dass jeder Autopilot(computer) seine zugehörigen Komponenten hatte um das Flugzeug um seine 3 Achsen zu steuern (wobei das Seitenruder ja nur für den Landeanflug autark angesteuert wird/wurde, sprich die Typen, die kein Autoland hatten, brauchten diese Feature auch nicht, dann warens nur 2 Achsen).

Wenn der Autopilot aktiv ist, dann muss es ja eine "Überwachungsfunktion" geben, sprich was ist, wenn durch einen Regelfehler der Autopilot das spinnen anfängt. Er selbst bekommt das ja nicht raus, der meint immer noch, dass er einen guten Job macht. Ein zweiter Autopilot(computer) rechnet nun ein 2. Ergebnis aus und vergleicht es mit dem 1., wenn es übereinstimmt, ist alles ok, wenn nicht, dann ist er nicht mehr in der Lage zu regeln und der Pilot muss übernehmen.

Gäbe es nicht in irgendeiner Form einen "Überwacher", müsste der Pilot ständig "aufpassen".

 

Mit der Möglichkeit des Autolands unter Cat3 Bedingungen (also sehr wenig Sicht) musste sichergestellt werden, dass im Fehlerfall dennoch korrekt geregelt wird und der Autoplilot aktiv bleibt, also wurde ein dritter Autopilot verbaut, sodass diese unter sich nun eine Entscheidung durchführen können (2 aus 3).

So haben also nahezu alle Airliner nun 3 Autopiloten, was nicht heißt, dass auch alle 3 das Flugzeug steuern können, bei der B777 sind zb. 3 Rechner verbaut, aber nur 2 haben tatsächlich auch die Möglichkeit Steuersignale an die Steuerflächen zu senden.

 

Im Zuge der Fly-By-Wire Einführung verschwimmen die klaren Linien zwischen Autopilot und Flugzeugsteuerung stark, bei der A330 und der B777 kann man da noch Schnittstellen erkennen, dort gibt es eben 3 AFDCs (B777) bzw. bei der A330 sind diese in kombinierten Flight Management/Autopilot-Rechner "verbaut". Während man in der B777 zwar auch ein FBW hat, hat der "Signalverlauf" tatsächlich noch einen mechanischen Teil, bei der A330 wird das einfach von dem einen Computer an die Fluglagerechner weitergegeben.

 

Bei A380 hat man diese Schnittstelle weiter "gelöst" und die Autopilotfunktion als "App" in die Fluglagerechner integriert, so hat dieser nun (je nachdem wie man das nun sieht) 6 Rechner, die diese Autopilotfunktion übernehmen kann, wobei es ganz schwierig ist, da einen klaren Signalverlauf zu erkennen, auch in Sachen Systemauftrennung (also jeder Autopilot hat seine eigene Stromversorgung, seine eigenen Sensoren, seine eigene Aktoren usw) ist das nicht mehr so einfach zu erfassen bzw. für "uns" ersichtlich oder auf Papier zeichenbar.

 

4. der Flight Director zeigt im Prinzip genau das an, was der Autopilot auch nachfliegen würde, wenn er den dürfte, nur das der Pilot eben "in Control" ist. So kann man (nur als Beispiel, der A380 macht das zb. auch nimmer) ein VOR tunen und dem AP sagen, dass man dem Kurs hinterher fliegen will, nur fliegt man selbst und der Flight Director zeigt einem an, wie man steuern muss, damit man den Kurs hält. Einfaches/altes Beispiel, ich weiß.

 

5. Mehr "Flaps" heißt auch mehr Widerstand, da man ja aber beim Start auch beschleunigen will, muss man eben ein Kompromiss aus beiden wählen.

 

6. Wurde ja schon erklärt, nur dass der Sauerstoffanteil immer identisch bleibt, zumindest in den Flughöhen die man mit Airliner abdeckt. Aber der Druck nimmt ab, somit wird zum eine die beschleunigte Luftmasse geringer, aber auch der Kompressor im Triebwerk kann die Luft nicht mehr auf den Druck in Meereshöhe bringen (der Kompressor kann die Luft ja nur in einem gewissen Verhältnis verdichten) und kann deshalb auch nicht die Leistung für den Antrieb des Fans bereitstellen.

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Wenn der Autopilot aktiv ist, dann muss es ja eine "Überwachungsfunktion" geben, sprich was ist, wenn durch einen Regelfehler der Autopilot das spinnen anfängt. Er selbst bekommt das ja nicht raus, der meint immer noch, dass er einen guten Job macht. Ein zweiter Autopilot(computer) rechnet nun ein 2. Ergebnis aus und vergleicht es mit dem 1., wenn es übereinstimmt, ist alles ok, wenn nicht, dann ist er nicht mehr in der Lage zu regeln und der Pilot muss übernehmen.

Gäbe es nicht in irgendeiner Form einen "Überwacher", müsste der Pilot ständig "aufpassen".

Ich habe aber letztens ein Video gesehen, da hat der Pilot nur einen Autopiloten eingeschaltet. Welchen Grund hat er denn dafür, wenn es doch sicherer ist alle Autopiloten einzuschalten. Das war meine ich mit einer 737 Classic, wo er dann nur den linken, aber nicht den rechten Autopilotschalter aktiviert hat.

 

Danke übrigens für die sehr ausführliche und gute Antwort.

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Jetzt mal ohne das Ganze zu theoretisch zu betrachten: wenn ich mir das Profil eines Superkritischen Flügel anschaue, dann hat dieses ja eine recht markante Form, aber ob man dies so gebaut hatte, nur um Luft (nach unten) umzuleiten?

 

Ohne zu tief in die Materie zu gehen, das transsonische Profil (superkritisch) wird primär dazu genommen, um unsere heuten "überschallnahen" Geschwindigkeiten zu realisieren. Schließlich erreichen wir auch schon bei Mach 0,85 Überschallgeschwindigkeiten auf der Profiloberseite. Um diesen Faktor zu berücksichtigen, nutzt man das transsonische Profil.

 

Die Frage ob ein Flugzeug nun fliegt weil es :

"sich nach oben saugt" oder

"durch die resultierende Kraft des Auftriebes der Lüftströmung UND der Richtung der abfließenden Luft"

 

ist hier tatsächlich ansichtssache. Zumindest gibt es für jede Theorie logische Erklärungen und da ist man sich auch heute noch nicht 100% sicher was nun was verursacht. Zumindest liest man keine entgültig erklärende Theorie dazu.

 

Zu 6 noch ergänzend:

Die Dichte nimmt ab, also hast du pro m³ gesehen weniger Luftteilchen in eben diesem m³. Dein "ansaugbares" Volumen bleibt aber gleich. Im Prinzip bewegst du in Höhe weniger kg/m³ pro s als am Boden. Und hier wirkt auch das Actio = Reactio. Bewegst du weniger Luftmasse, erhälst du auch weniger Schub.

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Zur Auftriebsproblematik:

Die resultiert im physikalischen Sinne aus der Summe aller infinitesimal kleiner Wirbel, die über das Profil integriert werden und die sogenannte Zirkulation darstellen. Qua Definition ergibt Zirkulation mal Dichte mal Geschwindigkeit die Auftriebskraft. Potenzialtheoretisch ist die Tragflügelumströmung damit als Überlagerung von Translations- (Anströmgeschwindigkeit) und Rotationsströmung (Zirkulation) anzusehen.

Eine anschaulichere Erklärung liefert eine Formel des Herrn Bernoulli, die einen Zusammenhang von Druck und Geschwindigkeit beschreibt. Bei hoher Geschwindigkeit (Profiloberseite) ist ein niedriger Druck vorhanden. Da die Natur immer zum Druckausgleich strebt, bildet sich eine Kraft nach oben (zum kleineren Druck hin) aus.

Diese Kraft (egal, wie man ihr zustandekommen beschreibt), ist aber kein Resultat einer Strömung die an der Flügelhinterkante nach unten umgelenkt wird. Definitiv nicht. Da müsste man mit unglaublich hohen Massenströmen und/oder Geschwindigkeiten arbeiten. Vielmehr ist das Actio = Reactio Prinzip während des Horizontalfluges zu betrachen, will man die korrespondierende Kraft zum Auftrieb ausmachen: Das Flugzeug hat eine Gewichtskraft, die nach unten wirkt. Will man das Flugzeug in der Luft halten, muss die Auftriebskraft diese Gewichtskraft genau ausgleichen. Insofern würde es eher Sinn machen, die Auftriebskraft als Reaktionskraft auf die Gewichtskraft anzusehen.

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Ich habe aber letztens ein Video gesehen, da hat der Pilot nur einen Autopiloten eingeschaltet. Welchen Grund hat er denn dafür, wenn es doch sicherer ist alle Autopiloten einzuschalten. Das war meine ich mit einer 737 Classic, wo er dann nur den linken, aber nicht den rechten Autopilotschalter aktiviert hat.

 

Danke übrigens für die sehr ausführliche und gute Antwort.

 

Man muss prinzipiell sagen, dass natürlich immer nur ein autopilot die Kontrolle haben kann. In den meisten Flugmodi kann man auch nur einen aktivieren. Der Kapitän benutzt so in der Regel den linken Autopiloten (oder AP1), der FO den rechten (also AP2).

Ich weiß nicht wie es bei der 737 ist, da ich selbst AIrbus fliege, aber fort kann man erst im Anflug, wenn der approach-Mode geearmed wurde beide Autopiloten "einschalten", wobei hier auch nur einer aktiv ist und der andere als backup dient.

 

Im "normalen" Flugmodus (also nicht approach) würde die Aktivierung von AP2 den AP1 deaktivieren und umgekehrt.

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Weil Luft "freiwillig" nie in Richtung des höheren Druckes strömt. Wäre das so, bräuchten Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerke keine Verdichter.

 

Ich meinte nicht unter den Flügel sondern hin zum Unterdruck über dem Flügel. Also, warum wird die Luft, die einige Meter über der Tragfläche ist, nicht zum Unterdruck auf der Flügeloberseite gesogen, sondern der Flügel nach oben?

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Das war meine ich mit einer 737 Classic, wo er dann nur den linken, aber nicht den rechten Autopilotschalter aktiviert hat.

B737 kenne ich nun nicht, aber im normalen Flug (oder alles ausser Autoland) wird nur ein AP eingeschalten, hierbei bildet der Pilot das Backup im Falle eines AP-Fehlers. Sprich der AP stellt einen Fehler fest und schaltet sich daraufhin ab, dass wird entsprechend Signalisiert und von dem Moment hat der Pilot wieder zwangsläufig die Kontrolle.

Nur im Autoland bei sehr geringen Sichtweiten wäre es nicht sicher, wenn die Kontrolle an den Piloten zurück geht, deswegen hier hier der zweite Autopilot übernehmen.

 

Im Reiseflug ist es nicht notwendig (und möglich) zwei Autopiloten parallel laufen zu lassen.

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Danke erstmal für die ganzen Antworten.

Eine Frage ist mir noch eingefallen. Ich hab letztens gesehen, dass vor dem Start das Höhenruder in einen bestimmten Winkel (abhängig vom Gewicht) gestellt wird. Warum wird das gemacht? Beim Abheben wird das Höhenruder doch mit dem Steuerknüppel manuell bedient und somit in die richtige Position zum Abheben gestellt?!

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Das ist die Trimmung. Der Flieger wird entsprechend der Beladung ausgetrimmt. Man kann nose up oder nose down trimmen. Ist der Flieger jetzt z.B. stark frontlastig beladen muss man mehr nose up trimmen um die Nase wieder "hoch" zu bekommen bzw. man muesste sonst auch im waagerechten Geradeausflug staendig Zug auf der Steuersaeule halten. Bei aktivem Autopilot regelt sich die Trimmung automatisch nach.

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Das ist die Trimmung. Der Flieger wird entsprechend der Beladung ausgetrimmt. Man kann nose up oder nose down trimmen. Ist der Flieger jetzt z.B. stark frontlastig beladen muss man mehr nose up trimmen um die Nase wieder "hoch" zu bekommen bzw. man muesste sonst auch im waagerechten Geradeausflug staendig Zug auf der Steuersaeule halten. Bei aktivem Autopilot regelt sich die Trimmung automatisch nach.

 

Zu Start und Landung wird die Trimmung in der Regel "nose-up" gestellt unabhängig davon wie der Beladungszustand ist. Den jeweils richtigen Wert errechnet aber auch die Avionik, je nachdem wie schwer die Maschine, wie lang die Piste, Windbedingungen etc.

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Kurz noch einmal zur Tragfläche:

Mein Wissensstand ist dahingehend, dass der Hauptbestandteil des Auftriebs einer Tragfläche aus dem Druckunterschied an der Ober- und Unterseite entsteht.

Erklärung:

Je schneller die Luft strömt desto geringer ist der Druck, siehe Wölbung an der Oberseite der Tragfläche. Die Begründung dazu ist, dass die Luft an der Oberseite einen längeren Weg zurücklegen muss als an der Unterseite. Durch diesen längeren Weg muss die Luft schneller strömen dadurch nimmt der Druck im Verhältnis zur Umgebungsluft ab. Hohe Geschwindigkeiten des Flugzeuges verstärken diesen Effekt, sind aber nicht der Grund für den Auftrieb.

Beispiele: das Papierblatt (wurde schon erwähnt) Ich benütze als Beweis für die Druckabnahme bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten die Lackierpistole (Bernoulli, wie er im Buche steht). An einer Verengung zieht die schnell strömende Luft Farbe aus einem Behälter hoch.

Auch das Segelboot funktioniert prinzipiell wie eine Tragfläche wenn der Wind nicht von hinten kommt.

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Entscheidend für die Bildung von Auftrieb sind drei Eigenschaften und Zustände der in der Strömung befindlichen Luftteilchen: Die Viskosität, der Druck und der Impuls:

 

1. Viskosität: Bei Geschwindigkeitsunterschieden zwischen einer Fläche und den umströmenden Luftteilchen sowie bei Luftteilchen untereinander (Viskosität) entsteht Reibung. Diese führt dazu, dass die Luftteilchen unmittelbar an der Fläche, die sie umströmen, eine Geschwindigkeit von 0 haben. Die Geschwindigkeit eines Lufttteilchens erhöht sich immer mehr, je weiter es von der umströmten Fläche entfernt ist. Stellen wir uns eine von links umströmte Tragflächenoberseite vor: Über einem Luftteilchen befindet sich ein anderes Luftteilchen mit einer höheren Geschwindigkeit, unter ihm eines mit niedrigerer Geschwindigkeit bzw. die Tragflächenoberseite mit keiner Geschwindigkeit. Durch diese Geschwindigkeitsscherung werden die Teilchen in einen Wirbel gezwungen, der im Uhrzeigersinn in Richtung der Tragflächenoberseite wirkt. Auf diese Weise werden die Teilchen gezwungen, dem Verlauf der stromabwärts abfallenden Tragflächenoberseite zu folgen.

 

2. Druck: Durch das Bestreben der Luftteilchen, der abfallenden Tragflächenoberseite zu folgen, sinkt der Druck auf der Tragflächenoberseite und steigt die Geschwindigkeit der Strömung, die das Bestreben hat, den durch die nach unten zurückweichenden Luftteilchen entstandenen Raum auszufüllen.

 

3. Durch den sinkenden Druck auf der Tragflächenoberseite und die dadurch bedingte Geschwindigkeitserhöhung erhöht sich der Impuls der Luftteilchen, die entsprechend dem Verlauf der Tragflächenhinterkante nach hinten/unten beschleunigt werden. Die nach unten gerichtete Komponente dieses Impulsflusses letztendlich, bedingt die Gegenkraft zur Schwerkraft des Flugzeuges, die es letztendlich trägt.

 

Es ist kompliziert... ;)

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Ich meinte nicht unter den Flügel sondern hin zum Unterdruck über dem Flügel. Also, warum wird die Luft, die einige Meter über der Tragfläche ist, nicht zum Unterdruck auf der Flügeloberseite gesogen, sondern der Flügel nach oben?

 

Tatsächlich passiert beides. Das ist auch wieder eine Frage von Aktion/Reaktion. Wenn du Luft nach unten ziehen willst, benötigst du dazu eine Gegenkraft, die den Flügel nach oben zieht. Es wird aber nur Wenig Luft "nach unten" gezogen, weil das Medium Luft eine schlechte Kraftübertragung hat. Da strömt sie schon eher freiwillig in die Zone mit geringerem Druck.

 

Es hat aber schon jemand geschrieben: Diese Zusammenhänge sind sehr komplex und bis heute (jedenfalls soweit ich weiß) nicht zu 100% erforscht. Wüsste man genau, was da passiert, bräuchte man keine Windkanäle mehr.

 

Falk

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Tatsächlich passiert beides. Das ist auch wieder eine Frage von Aktion/Reaktion. Wenn du Luft nach unten ziehen willst, benötigst du dazu eine Gegenkraft, die den Flügel nach oben zieht. Es wird aber nur Wenig Luft "nach unten" gezogen, weil das Medium Luft eine schlechte Kraftübertragung hat. Da strömt sie schon eher freiwillig in die Zone mit geringerem Druck.

Das ist so leider nicht ganz richtig. Die Druckbilanz innerhalb des gesamten Einflussgebietes der Tragfläche ist null! Es ist nicht eine Druckdifferenz von Überdruck und Unterdruck, die den Auftrieb darstellt, die Druckunterschiede beschleunigen nur die Luftpartikel auf ihrer Trajektorie entlang der Tragflächenoberseite. Der Auftrieb entsteht durch die durch den ganzen Prozess geschaffene Impulsänderung der umströmenden Luftteilchen.

 

 

Es hat aber schon jemand geschrieben: Diese Zusammenhänge sind sehr komplex und bis heute (jedenfalls soweit ich weiß) nicht zu 100% erforscht. Wüsste man genau, was da passiert, bräuchte man keine Windkanäle mehr.

Komplex sind sie, weil man den Zustand jedes infinitesimalen Teilchens im gesamten Einflussgebiet des Flugzeuges kennen müsste, was natürlich unmöglich ist. Daher braucht man für die Konstruktion Modelle, wie einen Windkanalversuch, oder, und immer beliebter, Computer Fluid Dynamics. Der physikalische Mechanismus ist sicherlich verstanden, nur ist es oft schwierig bis unmöglich, die Theorie auch 1:1 in die Praxis umzusetzen.

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Also Coronado, natürlich gibt es eine Druckdifferenz an Profil Ober und Unterseite und die erzeugt den Auftrieb.

Wenn ich mir jetzt ein Kontrollvolumen festlege kann ich den Auftrieb mittels Impulsbilanz über das Kontrollvolumen 'bestimmen' bzw. vereinfacht veranschaulichen. Und wenn ich jetzt auf molekularer Ebene gehe ist Druck ja jetzt nichts anderes als der Impuls der Teilchen. Aber wenn ich den Auftrieb eines Flugzeugs beschreiben will komm ich auf der Ebene wohl kaum weiter :)

Es ist aber in der Tat so, dass man mit Navier-Stokes gleichungen physikalisch alles beschreiben kann. Blöderweise kann man die Gleichungen dann nur schwer/nicht lösen, weshalb man Modelle bilden muss, um diese lösen zu können. Und das macht man bei CFD-Berechnungen.

 

Das Wort Durckbilanz habe ich noch nie gehört und macht auch keinen Sinn da der Druck keine Erhaltungsgröße ist wie Impuls oder Energie.

Vereinfacht is es physikalisch so dass die Stömung an der Oberfläche das der TF beschleunigt wird und der Druck deshalb abnimmt. Die Beschleunigung der Luft auf der Oberfläche liegt aber nicht am längeren Weg. Es ist eher eine Düseneffekt. Aber das geht jetzt zu sehr ins Detail.

Bei Superkritschen Profilen nutzt man gewisse Vorteile in transsonischen Stömungen.Da hat aber nicht zwangsläufig mit der Fluggeschwindigkeit zu tun. Die Profile des A300 sind Unterschallprofile und der fliegt im gleichen Bereich wie andere andere Passagierflugzeuge.

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"Druckbilanz" war vielleicht etwas unglücklich ausgedrückt, aber Fakt ist, dass die Tragfläche über ihr Einflussgebiet hinaus eben keinen Einfluss hat: Wenn in 10.000m Höhe ein Flugzeug über mich hinwegfliegt, spüre ich keine Druckveränderung als Windhauch.

 

Und da ist eben die Frage des Kontrollvolumens: Wähle ich es immer größer, wird die Kraft durch die Druckunterschiede immer kleiner und letztlich 0. Verlasse ich den Einflussbereich der Tragfläche, bleibt nur noch der Impuls erhalten.

 

Druck ist keine Erhaltungsgröße, aber Energie. Und die Gesamtenergie setzt sich aus Geschwindigkeits-, Dichte- und Druckkomponente zusammen.

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