Warum fliegt ein Flugzeug ? DRINGEND

[nolly_flyer]

Hallo Community !

 

Ist es nun aus dem Grund -->

Mit der Geschwindigkeit des Luftstroms und der herrschenden Druckunterschiede am Flügel lässt sich der Auftrieb vereinfacht beschreiben. Es erklärt jedoch nicht alles. Um zu verstehen, wie es zu den unterschiedlichen Geschwindigkeiten über und unter dem Flügel kommt, muss man das Geschehen beim Start betrachten.

 

Der Großteil der Strömung entsteht durch die Luftverdrängung der Tragfläche. Bewegt sich die Tragfläche durch die Luft, hebt sich ein Teil der Luft vor der Tragfläche nach oben und ein Teil fließt direkt unterhalb der Tragfläche entlang. Dabei entsteht erst einmal eine Strömung, die keinen Auftrieb erzeugt:

 

Diese auftriebslose Strömung stellt sich ein, wenn ein Flugzeug ganz langsam anrollt. Die Geschwindigkeit über und unter der Tragfläche ist gleich.

 

Beim Losfahren spitzen sich die Verhältnisse an der Hinterkante der Tragfläche zu. Wegen der Zähigkeit der Luft und ihrer Reibung an der Tragfläche entsteht ein Wirbel an der Tragflächenhinterseite, der sich ablöst und hinter dem Flugzeug zurückbleibt. Dadurch ändern sich die Strömungsverhältnisse am ganzen Flügel und es entsteht ein Druckunterschied zwischen Ober- und Unterseite: Dieser erzeugt den Auftrieb!

 

oder aus Diesem --->

Dass ein Flugzeug fliegen kann, hat natürlich was mit den Flügeln zu tun und mit der Luft, die an ihnen vorbei strömt. Was das Flugzeug abheben lässt und in der Luft hält, sind unterschiedliche Druckverhältnisse über und unter den Tragflächen:

Ist die Tragfläche vorne nach oben gerichtet und oben gebogen, strömt die Luft an der Oberseite des Flügels schneller vorbei als an der Unterseite. Das liegt daran, dass der Flügel dort mehr Fläche hat als die Unterseite. Luft strömt an einer gebogenen und längeren Fläche schneller vorbei. Dadurch entsteht ein Unterdruck oberhalb des Flügels und ein Überdruck unterhalb des Flügels. Dieser Druckunterschied sorgt dafür, dass die Flügel und damit das Flugzeug nach oben gedrückt wird und fliegen kann.

 

Zum Vergleich: Stellt euch vor, eine schlechte Band spielt in einem Konzertsaal. Die Leute wollen natürlich so schnell wie möglich den Saal verlassen und flüchten zum nächstbesten Ausgang. Der Saal hat zwei Ausgänge: Ein Weg ist kurz und der andere Weg zum Ausgang lang. Da wo der Ausgang nicht weit entfernt ist, entsteht ein Stau, und die Leute kommen nur langsam voran. Einige haben den längeren Weg genommen und können ganz schnell den Saal verlassen, weil dort mehr Platz ist und sich kein Stau gebildet hat. Das heißt, je weiter der Abstand zwischen den Menschen ist, desto schneller kann man sich in der Menschenmasse bewegen.

 

Dieses Gesetz gilt nicht nur für Menschenmassen, die sich Richtung Ausgang bewegen, das gilt auch für Luftteilchen. Der Weg der Luftteilchen oberhalb des Flügels ist weiter als unterhalb des Flügels. Das bedeutet, dass sich dort die Luftteilchen schneller bewegen können. Unter dem Flügel, wo der kürzere Weg ist, strömt die Luft langsamer vorbei, weil dort sich die Luftteilchen dort stauen. Und da wo es sich staut, ist auch der Druck höher. Vergleichbar mit dem Stau vor dem Ausgang. Da ist wenig Platz und das Gedrängel groß. Also noch mal: über dem Flügel herrscht ein Unterdruck, weil nur wenig Teilchen schnell strömen, und unter dem Flügel herrscht ein Überdruck, weil viele Teilchen langsam strömen. Und wenn sich die Tragflächen schnell genug bewegen, dann sind die Druckunterschiede irgendwann so groß, dass die Auftriebskraft das Flugzeug fliegen lässt. Daniel Bernoulli (*1700 - 1782) hat zum ersten Mal den Zusammenhang von Strömungsgeschwindigkeit und Luft beschrieben.

[TXLjonas]

Kauf dir ein Gutes Buch ueber Aerodynamik.

 

Beide Begruendungen trotzen von Halbwahrheiten und falschen Vorstellungen.

 

In einem Forumsbeitrag kannst du nicht erwarten, dass das komprimiert wiedergegeben wird, was andere semesterlang studieren.

[United B-777]

TXLJonas hat recht. Grundsätzlich scheint mir aber der zweite Vorschlag von dir der Lösung am nächsten. Das reicht aber natürlich lange noch nicht aus...

[QF005]

Ganz grob gesagt. Eine Tragfläche ist nicht wie ein Brett, sondern so geformt, dass der Luftstrom über der Tragfläche schneller hinter der Tragfläche ankommt, als der Luftstrom, der unter der Tragfläche hergeht. Dadurch entsteht über der Tragfläche ein Unterdruck der mit einem Sog vergleichbar ist. Der "zieht" das Flugzeug nach oben (als Bsp kannst du ein Blatt Papier festhalten und oben drüber pusten - es wird aufsteigen)

Damit das Flugzeug im Anflug langsam weiterfliegen kann ohne einen Strömungsabriss zu erfahren, hat das Flugzeug Landeklappen, wodurch die ohnehin bestehende Wölbung der Tragfläche künstlich erweitert wird, damit der Luftstrom weiterhin oben schneller drübergeht als untendrunter.

( http://www.bredow-web.de/Berlin_Tegel/Boei..._Tragflache.JPG )

[FKB]

Schau mal bei Wikipedia unter "Trägfläche". Da ist es ganz gut beschrieben.

Gruß

FKB

[nolly_flyer]

Vielen lieben Dank für die Antworten. Ich halte nämlich meine Abschlusspräsentation in Physik über den Bernoulli-Effekt und dem Dynamischen Auftrieb. Das heißt so ganz ausführlich gehts eh nicht. Für mich klingt der 2. Vorschlag auch besser.

[QF005]

Hö? Physikstudent und weiß nicht wieso ein Flugzeug fliegt? Das ist so als könnte ich dir als Nano-Engineering-Student nicht sagen was das bottom-up Prinzip ist... *Ratlosigkeit*

[nolly_flyer]

Haha nein, bin gerade 16 geworden und mache im Dezember meine Abschlusspräsentation auf meiner Realschule, also die Mittlere-Reife.

 

MfG

[DAP]

... Konzertsaal ... Da wo der Ausgang nicht weit entfernt ist, entsteht ein Stau ... längeren Weg ... können ganz schnell den Saal verlassen

Hmm, wieso hebt dann ein Konzertsaal in so einer Situation nicht ab?? Er scheint ja auch leichter zu werden, weil immer mehr Menschen rausgehen (-;

[edtl]

Hmm, wieso hebt dann ein Konzertsaal in so einer Situation nicht ab?? Er scheint ja auch leichter zu werden, weil immer mehr Menschen rausgehen (-;

 

 

 

Man muss nur einen Motor dranbauen, der stark genug ist....dann fliegt auch der.. ;-)

[aaspere]

Ich möchte hier versuchen, nochmal auf ein grundsätzliches Übel bei a.de aufmerksam zu machen und finde in diesem Thread ein gutes Beispiel.

Als ich den Beitrag von nolly flyer las, war mir sofort klar, daß es sich um einen Schüler handeln mußte, der uns im Forum um Hilfe bittet; eine nicht nur sinnvolle, sondern auch zulässige Form der Wissenserweiterung.

Die Reaktionen aus unserem Kreis reichten von absolut angemessen und vernünftig bis hochnäsig. Die Letzteren findet man nach meiner Meinung zu häufig, und sie sind demotivierend. Mir scheint, hier sind viele junge Leute beteiligt, die einen Anspruch darauf haben, ernsthaft behandelt zu werden, und ich bitte deshalb alle, die mehr wissen, Ihr Mehrwissen der community ohne Rituale zur Verfügung zu stellen, die eher abstoßend wirken. So, und nun kann ja auf mir rumhacken, wer es möchte; ich bin da völlig unempfindlich.

Eine schöne Woche wünsche ich Euch allen, Euer aaspere

[nolly_flyer]

Da will ich aaspere wirklich Recht geben. Ich leß nicht nur bei mir solche Antworten. Ich bitte euch wirklich um Hilfe und nicht solche Antworten die das ganze ins Lächerliche ziehen, sodass andere erst garnicht helfen wollen oder zum nächsten Thread gehen. Es ist eine ABSCHLUSSPRÄSENTATION die wohlmöglich entscheided ob ich meinen Kindheitstraum Pilot zu werden verwirklichen kann ! Also wer mir noch hilfreiche Tipps geben kann, ich würde mich sehr freuen !!!

 

MfG Oliver Weber

[melchiot]

[...] die wohlmöglich entscheided ob ich meinen Kindheitstraum Pilot zu werden verwirklichen kann ![...]

 

Ich würde dir nahe legen die allgemeine Hochschulreife (Abitur) nach deinem Realabschluss zu erreichen. Ansonsten könnte es wirklich nur ein Kindheitstraum bleiben.

[spandauer]

Ich zitiere in diesem Fall mal Michael Crichton in seinem beeindruckenden Buch "Airframe".

 

"Nun, ein Flugzeug fliegt wegen der Form seines Flügels." Der Flügel sehe so einfach aus, erklärte sie, sei aber in Wirklichkeit die komplizierteste mechanische Komponente des Flugzeugs und erfordere die längste Bauzeit. Im Vergleich dazu sei der Rumpf etwas ganz Einfaches, nur eine Reihe von aneinandergenieteten Röhren. Und das Leitwerk - der Schwanz - sei nur eine feste vertikale Flosse mit Steuerfläche. Aber der Flügel sei ein Kunstwerk. Obwohl sechzig Meter lang, sei er unglaublich stabil und in der Lage, das Gewicht des ganzen Flugzeugs zu tragen. Zugleich aber sei er bis auf Zehntelmillimeter präzise geformt.

"Die Form", sagte Casey, "ist das Wesentliche: Er ist an der Oberseite gewölbt, an der Unterseite flach. Das bedeutet, dass die Luft sich über die Oberfläche schneller bewegen muss und gemäß der Bernoullischen Gleichung..."

"Ich habe Jura studiert", erinnerte er sie.

"Nach der Bernoullischen Gleichung ist der Druck eines Gases um so geringer, je schneller es sich bewegt. Deshalb ist der Druck in einer Strömung geringer als in der sie umgebenden Luft", sagte Casey. "Da die Luft sich sich über die Oberseite des Flügels schneller bewegt, entsteht ein Unterdruck, der den Flügel nach oben saugt. Und da der Flügel stark genug ist, um den Rumpf zu tragen, hebt sich das ganze Flugzeug in die Höhe. Deshalb fliegt ein Flugzeug."

"Verstanden."

"Okay, zwei Faktoren bestimmen, wieviel Auftrieb erzeugt wird - die Geschwindigkeit, mit der sich ein Flügel durch die Luft bewegt und der Krümmungsgrad. Je größer die Krümmung, desto stärker der Auftrieb."

"Okay."

"Wenn der Flügel sich schnell bewegt, also während des Fluges, sagen wir bei Mach null Komma acht, ist nicht viel Krümmung nötig. Genaugenommen sollte der Flügel da beinahe flach sein. Aber wenn das Flugzeug sich langsamer bewegt, bei Starts und Landungen, braucht der Flügel mehr Krümmung, um stärkeren Auftrieb zu erzeugen. Deshalb erhalten zu diesen Zeiten die Flügel eine stärkere Krümmung, indem bestimmte Teile der Vorder- und der Rückseite nach unten ausgefahren werden können - Klappen an der Rückseite und Slats an der Vorderkante."

 

Ich finde, das ist eine leicht verständliche und zutreffende Beschreibung. Ich wünsche dir viel Glück bei deiner Abschlussarbeit!

 

mfG Simon

[nolly_flyer]

[...] die wohlmöglich entscheided ob ich meinen Kindheitstraum Pilot zu werden verwirklichen kann ![...]

 

Ich würde dir nahe legen die allgemeine Hochschulreife (Abitur) nach deinem Realabschluss zu erreichen. Ansonsten könnte es wirklich nur ein Kindheitstraum bleiben.

 

ja schon klar aber um aufs Gymnasium zu kommen brauch man nen guten Abschluss ;-)

[nolly_flyer]

Vielen Dank für die Mühen dir ihr euch bereitet habt !

Hab euch lieb :P

[United B-777]

Ich weiß nicht, ob du es noch brauchst, wenn aber ja, dann schreib mir doch mal kurz eine PM mit deiner E-Mail Adresse. Ich habe noch ein sehr interessantes .PDF, was sich mit dem Thema beschäftigt. Ich kann es nur leider hier nicht anhängen!

In jedem Fall viel Glück bei deiner Prüfung!

[LonOlli]

Ich zitiere in diesem Fall mal Michael Crichton in seinem beeindruckenden Buch "Airframe".

 

"Die Form", sagte Casey, "ist das Wesentliche: Er ist an der Oberseite gewölbt, an der Unterseite flach. Das bedeutet, dass die Luft sich über die Oberfläche schneller bewegen muss und gemäß der Bernoullischen Gleichung..."

"Ich habe Jura studiert", erinnerte er sie.

"Nach der Bernoullischen Gleichung ist der Druck eines Gases um so geringer, je schneller es sich bewegt. Deshalb ist der Druck in einer Strömung geringer als in der sie umgebenden Luft", sagte Casey. "Da die Luft sich sich über die Oberseite des Flügels schneller bewegt, entsteht ein Unterdruck, der den Flügel nach oben saugt. Und da der Flügel stark genug ist, um den Rumpf zu tragen, hebt sich das ganze Flugzeug in die Höhe. Deshalb fliegt ein Flugzeug."

 

 

Ich finde, das ist eine leicht verständliche und zutreffende Beschreibung. Ich wünsche dir viel Glück bei deiner Abschlussarbeit!

 

mfG Simon

 

der oben zitierte teil ist zwar allgemein als erklärung dienlich, ist aber leider falsch. die beschleunigung der luft oberhalb der tragfläche ergibt sich aus der krümmung, nicht daraus das der weg länger ist. auch der viel zitierte bernoulli hat damit eher wenig zu tun, spielt zwar eine rolle, aber im prinzip fliegt das flugzeug wegen der massenträgheit der die tragfläche in einer gekrümmten bahn umströmenden luft und nicht wegen bernoulli. bernoullis effekt verstärkt den auftrieb im prinzip nur noch.

[FKB]

der oben zitierte teil ist zwar allgemein als erklärung dienlich, ist aber leider falsch. die beschleunigung der luft oberhalb der tragfläche ergibt sich aus der krümmung, nicht daraus das der weg länger ist. auch der viel zitierte bernoulli hat damit eher wenig zu tun, spielt zwar eine rolle, aber im prinzip fliegt das flugzeug wegen der massenträgheit der die tragfläche in einer gekrümmten bahn umströmenden luft und nicht wegen bernoulli. bernoullis effekt verstärkt den auftrieb im prinzip nur noch.

 

Mir wurde das in der "normalen" Strömungslehrevorlesung auch nur mit Bernoulli erklärt. Eines verstehe ich bei Deiner Erklärung nicht: Meiner Meinung nach müßten die Luftteilchen, die an der Vorderseite der gekrümmten Bahn auftreffen die Tragfläche eher nach unten drücken, da sie ja nach oben abgelenkt werden (actio=reactio).

Den Effekt mit dem Anstellwinkel einer Tragfläche (oder bekanntes Bsp Hand aus dem Autofenster) könnte man mit Massenträgheit erklären. In diesem Falle werden die Luftteilchen ja auch nach unten abgelenkt (und die Aufprallfläche nach oben)

 

Gruß

FKB

[Chris99]

Mir wurde das in der "normalen" Strömungslehrevorlesung auch nur mit Bernoulli erklärt. Eines verstehe ich bei Deiner Erklärung nicht: Meiner Meinung nach müßten die Luftteilchen, die an der Vorderseite der gekrümmten Bahn auftreffen die Tragfläche eher nach unten drücken, da sie ja nach oben abgelenkt werden (actio=reactio).

Den Effekt mit dem Anstellwinkel einer Tragfläche (oder bekanntes Bsp Hand aus dem Autofenster) könnte man mit Massenträgheit erklären. In diesem Falle werden die Luftteilchen ja auch nach unten abgelenkt (und die Aufprallfläche nach oben)

 

Gruß

FKB

 

Es werden aber auch Luftteilchen nach unten abgelenkt, die dann nach Deiner ERklärung Auftrieb erzeugen -> hält sich die Waage.

 

Der längere Weg der Luft auf der Flügeloberseite ergibt sich ja aus der Krümmung der Tragfläche....

 

Die Frage ist jedoch, warum die Luft an der Oberfläche schneller strömt als an der Unterseite....

Grund ist, dass die Luftteilchen an GLEICHZEITIG wieder hinten ankommen wollen. -> Masseträgheit!

 

Wenn sie aber gleichzeitig ankommen und der Weg auf der Tragflächenoberseite länger ist, muss die Luft dort zwangsläufig schneller sein als an der Unterseite. Nach Bernoulli herrscht an der Oberfläche demnach ein Unterdruck.

 

Der Gesamtauftrieb wird übrigens zu ca. 2/3 an der Oberfläche erzeugt, zu ca. 1/3 an der Unterseite.

 

So, ich hoffe, ich konnte jetzt die allgemeine Verwirrung steigern. *GG*

[TXLjonas]

Die Frage ist jedoch, warum die Luft an der Oberfläche schneller strömt als an der Unterseite....

Grund ist, dass die Luftteilchen an GLEICHZEITIG wieder hinten ankommen wollen. -> Masseträgheit!

 

Nein!

 

Die Luftteilchen kommen nicht gleichzeitig wieder hinten an.

[FKB]

Es werden aber auch Luftteilchen nach unten abgelenkt, die dann nach Deiner ERklärung Auftrieb erzeugen -> hält sich die Waage.

Das ist dann aber die Geschichte mit dem Anstellwinkel. Falls die Tragfläche genau waagrecht in der Luftliegen würde (tut sie ja zumindest bei Zivilmaschinen nie), werden die Teilchen unterhalb des Flügels an keine Fläche stoßen, an der sie nach unten abgelenkt werden können.

 

Grund ist, dass die Luftteilchen an GLEICHZEITIG wieder hinten ankommen wollen. -> Masseträgheit!

Ich bin auch der Meinung, dass sie gleichzeitig ankommen.

 

Gruß

FKB

[Flzg]

Grund ist, dass die Luftteilchen an GLEICHZEITIG wieder hinten ankommen wollen. -> Masseträgheit!

Ich bin auch der Meinung, dass sie gleichzeitig ankommen.

 

NEIN, die Luftmoleküle, die den längeren Weg auf der Tragflächenoberseite zurücklegen, kommen sogar VOR den Molekülen, welche unten entlang strömen hinten an!

[Guenni]

NEIN, die Luftmoleküle, die den längeren Weg auf der Tragflächenoberseite zurücklegen, kommen sogar VOR den Molekülen, welche unten entlang strömen hinten an!

Kannst Du das den Unwissenden in wenigen Sätzen erklären? Wenn mgl. ohne Formeln:-)

 

Guenni

[TXLjonas]

Im folgende seien die Verhaeltnisse an einem Tragfluegel-Profil eines Segelflugzeuges oder einer kleinen Cessna erklaert:*

 

Auf der Oberseite wird die Stroemung bis zur sogennanten Saugspitze beschleunigt. (oft der Punkt groesster Woelbung.) Bis zur Hinterkante wird die Stroemung wieder auf Anstroemgeschwindigkeit verzoegert.

 

Auf der Unterseite passiert so gut wie nix. Die Kruemmung dient dort meist dazu, Abloesung zu verhindern.

 

Stelle dir nun zwei Autos vor. Auto A (=Unterseite) fahert mit konstanter Geschwindigkeit. Auto B(=Oberseite) faehrt auf gleicher Hoehe und Geschwindigkeit. Ploetzlich beschleunigt es, um dann wieder zu bremsen, aber nur so weit, bis die Geschwindigkeit von Auto A erreicht ist. Auto B ist immer schneller am Ziel!

 

Wenn jetzt die Geschwindikeitsverteilung bekannt ist, kommt Bernoulli ins Spiel: je hoeher die Geschwindigkeit, detso geringer ist der statische Druck, destso hoeher der Auftrieb (auf der Oberseite).

 

Um die Geschwindigkeitsverteilung zu bestimmen, muss die Navier-Stokes-Gleichung herangezogen werden, bzw. eine Vereinfachung davon.

 

* die Verhaeltnisse an einem Tragfluegel eines modernen Verkehrs-Flugzeuges sind wesentlich komplexer