Grundlagen der Aerodynamik

Warum fliegt ein Flugzeug? Die Grundlagen der Aerodynamik gelten auch am Hubschrauber. Und wer Hubschrauber sicher fliegen will, muss diese Grundlagen kennen.

Grundlagen der Aerodynamik

Damit Flugzeuge, die schwerer als Luft sind,vom Boden abheben können, muss eine Kraft nach oben wirken, die mindestens so groß ist, wie das Gewicht des Flugzeuges. Diese Kraft nennt man Auftrieb, und sie wird durch die Tragflächen erzeugt. Ob dort nun ein Sog nach oben, ein Überdruck nach unten oder vielleicht beides entsteht, darüber streiten sich die Gelehrten. Für uns entscheidend ist es nicht. Wir sollten aber wissen, dass das Profil der Tragfläche und wie die Luft um dieses Profil strömt, den Auftrieb auf den Weg bringt. Das schauen wir uns einmal an (Animation: Kraaiennest):

Luftstrom um ein Tragflächenprofil. Bild: Kraaiennest

Wir sehen, dass durch die weitere Strecke, die die Luft auf der Oberseite des Profils zurückzulegen hat, der Luftstrom sich dort schneller bewegt als an der Unterseite. Die dadurch entstehenden Druckunterschiede erzeugen den Auftrieb.

Wie groß dieser Auftrieb ist, hängt dabei neben der Profilform, von der Anströmungsgeschwindigkeit und vom Anstellwinkel des Profils ab.

Einfluss des Anstellwinkels

Umströmung eines Profils bei flachen und steilem Anstellwinkel sowie mit StrömungsabrissEin größerer Anstellwinkel sorgt dafür, dass der Weg, den die Luft an der Oberseite des Profils zurückzulegen hat, noch weiter wird, die Luft also noch schneller strömen muss. Damit gibt es auch mehr Auftrieb. Durch die Anstellung des Flügels wird allerdings der Luftwiderstand erhöht, was mit einer größeren Leistung für den Vortrieb kompensiert werden muss.

Es ist leicht zu einzusehen, dass auch eine höhere Anströmgeschwindigkeit zu mehr Auftrieb führt. Ein Flugzeug braucht deshalb eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit, bevor es überhaupt abheben kann. Gleichzeitig wird aber der Luftwiderstand erhöht. Aus diesem Grund besitzen Flugzeuge, die nur langsam fliegen, dicke Profile, bei sehr schnellen Flugzeugen reichen schlanke Profile aus, um den nötigen Auftrieb zu erzeugen.

Der Anstellwinkel und die Geschwindigkeit können aber nicht beliebig erhöht werden da die Luftströmung auf der Oberseite abreißen kann. Die Strömung fließt nicht mehr entlang dem Profil, sondern bildet Wirbel. Der Auftrieb geht verloren. (Grafiken: hubschrauber.li)

Was hat das alles nun mit der Hubschrauber-Fliegerei zu tun? Ganz einfach: Auch beim Hubschrauber sorgen Tragflächen für den Auftrieb. Nur dass sie nicht fest am Rumpf angebracht sind, sondern sich als Rotor ständig drehen. Erst damit wird es möglich, dass ein Hubschrauber im Schwebeflug an Ort und Stelle verharren kann. Die Anströmung der "Tragflächenprofile" wird nicht durch die Fluggeschwindigkeit, sondern durch die Drehbewegung der Tragflächen sichergestellt.

Letzte Änderung am Donnerstag, 21 Februar 2013 20:46

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