Warum fliegt denn nun ein Flugzeug?

[Luftpirat]

Wirbel erzeugt Gegenwirbel, aber warum?

1. Abstrakt:
Wo sich ein Wirbel in einem Fluid bildet, und - meinetwegen - eine hübsche Walze bildet, da bleibt das umgebende Fluid nicht still stehen, sondern wird am Rande der rotierenden Walze in Rotationsrichtung mitgerissen. Aber nicht unendlich weit, da die Walze ja eine Kreisbewegung beschreibt. Das mitgerissene Fluid wird also ein Stück weit 'mitgeschleppt', dann losgelassen. Nachströmendes Fluidum wird ebenfalls ein Stück weit mitgerissen... usw. Dies erzeugt nun eine kreisende Bewegung des mitgerissenen Fluids in entgegen gesetzter Rotationsrichtung zum ersten Wirbel.

Mein stocksimples Beispiel zu dieser Form von kinetischer Energieübertragung:
Hält man einen Stock lose umklammert an einen drehenden Reifen, so beginnt er, sich in Gegenrichtung zu drehen. [Mal sehen, was die Profis von meiner Erklärung halten. Ich erzeuge jetzt hoffentlich keinen großen Wirbel, der zu einer hitzigen Diskussion führt. :engel: ]

2. Konkret:
Siehe die letzte Grafik auf dieser Seite: http://pampersflieger.de/auftrieb.htm

Diese Erklärung dazu finde ich verständlicher:

Die Sekundärwirkung der Wirbel

Das oben geschilderte grundsätzliche Strömungsverhalten wird durch eine Sekundärwirkung vergrößert. Ist die Luft über die Tragefläche geströmt, entsteht hinten ein tragender Wirbel (Anfahrwirbel). Ein Gesetz der Aerodynamik besagt, dass jeder Wirbel einen gleich starken Gegenwirbel erzeugt. Dieser Wirbel bewegt sich logischerweise entgegen der Anströmrichtung unter dem Flügel des Flugzeuges entlang. Unter der Tragfläche stößt dieser Wirbel mit der Vorbeiströmenden Luft zusammen. Dadurch wird die Geschwindigkeit der Vorbeiströmenden Luft gebremst. Aber über der Tragfläche bewegen sich beide Luftströmungen in die gleiche Richtung. Die höhere Geschwindigkeit bewirkt gleichzeitig eine Druckverminderung. Dadurch wird der Auftrieb weiter gesteigert.

Quelle: http://www.schulmodell.de/physik/2004/marbau2/marie_web/Alltagsphysik.htm#Auftrieb

 

[Schorsch]

Ein Bild sagt viel aus:
http://www.flugzeugforum.de/forum/showpost.php?p=682527&postcount=23

 

[flieger28]

Also ich habe mal wieder was gelernt. Hab mir den englischen F-16 Wikipedia Artikel mal durchgelesen und sehe jetzt manches etwas differenzierter. Hatte bisher auch die Vorstellung "Computer-Flieger" wie es oft geschrieben wird. Aber das scheint dann ja doch etwas sehr vereinfacht dargestellt zu sein.

 

[surf_dude]

@ Luftpirat: Das klingt logisch, danke!

 

[Schorsch]

Wenn bei der "super-agilen" F-16 die komplette Elektronik (und somit auch der "Hochleistungsrechner") ausfällt, dann wird dieses Flugzeug abstürzen. Auf welchen physikalischem Ereignis dann die Unkontrollierbarkeit des Flugzeuges basiert ist für mich als "normal sterblichen" nicht fassbar (oder in anderen Worten "egal"). ;)

Das ist schön zu wissen, aber sanktioniert es, diesen Sachverhalt auch genauso halb wahr darzustellen?

Fakt ist:
- kein Strom = keine Möglichkeit vom Pilot irgendwie die Steuerflächen überhaupt zu bewegen
- kein Strom = Absturz

Das ist dann aber eine reine systemtechnische Problematik und hat nichts mit Flugmechanik zu tun. Je nach Stabilitätsmarge ist auch ein nicht längsstabiles Flugzeug von einem Menschen erfolgreich zu fliegen, nur eben sehr anstrengend und insgesamt sehr unbefriedigende Handling Qualities.

Also ich habe mal wieder was gelernt. Hab mir den englischen F-16 Wikipedia Artikel mal durchgelesen und sehe jetzt manches etwas differenzierter. Hatte bisher auch die Vorstellung "Computer-Flieger" wie es oft geschrieben wird. Aber das scheint dann ja doch etwas sehr vereinfacht dargestellt zu sein.

So etwas freut doch zu lesen!
Das Thema der "relaxed stability" ist eigentlich ein sehr interessantes, leider wird es durch Kampfflugzeug-Enthusiasten in das Reich der technischen Mythen gehoben mit Hochleistungsrechnern und "tausenden Messwerten pro Sekunde" (das sind zwei Nullen rangedichtet wurden, Messfrequenzen über 60Hz machen bei den meisten Flugparametern wenig Sinn).
Schaut man sich die Sache genau an, dann ist die theoretische Lösung des Problems recht einfach (im Prinzip eine Rückführung der Nickrate, Nickbeschleunigung und des Anstellwinkels auf das Höhenleitwerk). Das lässt sich sehr gut mit analogen "Niedrigleistungsrechnern" bewerkstelligen, wie übrigens meines Wissens auch in der ersten Version der Suchoi 27 geschehen.

Komplexität entsteht durch die variablen Parameter (sprich: die sich ändernden Eigenschaften des Fluggerätes mit Geschwindigkeit, Höhe, Beladungszustand, Auftrieb, Konfiguration). Da die F-16 von Anfang an ein sehr flexibles Flugzeug (was zum Beispiel Außenlasten angeht) war, wurden die Ingenieure von einem Wald von Parametern begrüsst. Bei komplexeren Flugzeugen wie dem Eurofighter (der auch mehr negative Stabilität hat, also in der Tat schon richtig unstabil genannt werden kann) ist das noch viel schlimmer. Deswegen dauert die Flugerprobung so unglaublich lange. Wenn dann noch hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit gestellt werden, wird das ganze richtig haarig.

Ich glaube die meiste "Rechenleistung" wird seit jeher für die Datenverarbeitung von Radarsignalen aufgewand, bei der F-16 war dies ja erstmals mit Computer gelöst (siehe AN/APG-66).

 

[Gast94]

Der Anstellwinkel wurde ja schon mehrfach genannt - ich bin auch der Meinung das es sich dabei um das hauptsächliche Detail handelt.
Das kann man auch gut bei Modellfliegern beobachten - falsche Einstellwinkeldifferenz und da fliegt nichts mehr, trotz Wirbel und Profil (Wölbung)

 

[pilotf4f]

Warum bleibt das Flugzeug nicht am Boden ?

Ich denke das Thema ist lange geklärt. ;)

 

[phantomas2f4]

Hallo erstmal,
Ich bin seit geraumer zeit am recherchieren, warum ein Flugzeug fliegt.

Lg surf_dude

Ganz einfach im ersten Ansatz für stationären Geradeausflug :

Auftrieb ist gleich Gewicht

Vortrieb ( Schub ) ist gleich Widerstand

Klaus

 

[tigerstift]

Ganz einfach im ersten Ansatz für stationären Geradeausflug :

Auftrieb ist gleich Gewicht

Vortrieb ( Schub ) ist gleich Widerstand

Klaus

Dies beschreibt aber nur einen Flugzustand aber nicht das warum --> unbeschleunigter Horizontalflug

Warum fliegt denn nun ein Flugzeug?

Drei Stichworte die das recht gut erklären sollten:

Effekte an der Tragfläche:

-Venturieffekt (Überdruck und Sog)
-Magnuseffekt (Rotationsströmung)
-und Impulskraft (Luft wir durch Profil nach unten abgelenkt)

Das sind die drei Sachen die da mitspielen. Nun mal im Forum, Google und Wiki suchen und du wirst mit Antworten überhäuft.

Zudem gibt es auch noch diverse Sachen die am Flugzeug das "Warum fliegt ein Flugzeug" beeinflussen:

-Anstellwinkel (veränderbar)
-Tragflächenprofil (gutes Stichwort ist dort NACA)
-Einstellwinkel (konstruktiv vorgegeben)
-Tragflächenpfeilung
-und natürlich Vortrieb und Gewichtskraft

 

[surf_dude]

Wie versprochen erzähl ich wie´s in physik gelaufen ist.
Hat alles gut geklappt, beginnend mit der einleitung (Zitat von Wilbur Wright)
über 3 Tafelbilder, 2 Versuche, ein Selbstgebasteltes Flugzeug um die wirkung der Ruder darzustellen
und mit einem Schluß-Resüme!
Die Benotung war 14 pkt, da ich aus reiner schusseligkeit die Bernoulli Gleichung nach der Frage des Lehrers wie diese denn laute mit einnem * anstatt einem + an die Tafel geschrieben habe (natürlich sofort korrigiert). Vielen Dank für die große Hilfsbereitschaft in diesem Forum
Lg surf_dude

 

[flieger28]

Glückwunsch 14 Punkte ist doch ok, damit kann man leben, oder nicht?

Wieviele Punkte gebühren dem FF?

 

[surf_dude]

da ich so in gönnerlaune bin würd ich sagen um die 9, die kann ich abgeben um nich zu unterpunkten :D
Vielen dank noch mal an alle!!!
lg surf_dude