100 Der dynamische Auftrieb entsteht durch einen Überdruck auf der Unterseite und einen Unterdruck auf der Oberseite der Tragfläche. Der Auftrieb wächst anfangs mit dem Anstellwinkel α und erreicht beim optimalen Anstellwinkel seinen größten Wert. Wird aber die Tragfläche zu steil aufgerichtet, entstehen an ihrer Oberseite heftige Wirbel (Abb. 54.7). Diese vermindern den dynamischen Auftrieb und vergrößern den Luftwiderstand (vergleiche Kapitel 13). Das kann zum sogenannten Strömungsabriss und zum Absturz des Flugzeugs führen. Bei normaler Lage der Tragfläche strömt die Luft hinter der Tragfläche glatt ab. Am seitlichen Ende des Flügels treffen aber das Überdruckgebiet auf der Unterseite und das Unterdruckgebiet auf der Oberseite unmittelbar aufeinander. Daher strömt dort die Luft von unten nach oben und es entstehen so genannte Randwirbel. Die Randwirbel vergrößern den Luftwiderstand stark. Um sie zu verkleinern, lässt man die Flügel schlank auslaufen. Infolge der Vorwärtsbewegung bleiben die Randwirbel als „Wirbelstraße“ zurück. Zusätzlich werden bei Luftfahrzeugen mit starren Tragflächen an deren Enden aerodynamische Flügelspitzen, so genannte Winglets, angebracht (Abb. 54.8). Sie sind den Spitzen der Schwingen von Vögeln nachempfunden, erhöhen den Auftrieb und verringern die Wirbelbildung am seitlichen Ende der Tragflügel sowie den Luftwiderstand. Dadurch ergeben sich geringerer Treibstoffverbrauch und damit weniger umweltschädliche Verbrennungsgase, größere Reisegeschwindigkeit und größere Reichweite des Flugzeugs. Versuch: Falte aus einem DIN-A4-Blatt einen Papierflieger und lasse ihn einfach aus! Er fällt rasch zu Boden. Wenn du ihn aber richtig gehalten abwirfst, kann er längere Zeit durch die Luft segeln. Dies zeigt: Papier ist zwar schwerer als Luft, kann aber unter bestimmten Voraussetzungen fliegen. Nenne Lebewesen und Gegenstände, die das auch können! Was ist das Gemeinsame an ihrem Flug? Damit Flugzeuge, die schwerer als Luft sind, fliegen können, muss auf sie ein aerodynamischer Auftrieb wirken. Wovon hängt dieser ab? Die Tragfläche bzw. der Flügel müssen eine bestimmte Form (Profil) haben (Abb. 54.6). Außerdem kommt es auf den Anstellwinkel α an. Bis zu einer bestimmten Größe gilt: Je größer er ist, umso größer ist der Auftrieb. Dies wird beim Start genützt, damit z. B. ein Flugzeug rasch an Höhe gewinnt. Bei der Landung neigt sich das Flugzeug nach unten. Dadurch entsteht ein „Abtrieb“. Das Flugzeug sinkt schnell und kann nach kurzem Anflug auf dem Boden aufsetzen. Der Auftrieb eines Flügels hängt auch von der Größe seiner Fläche ab. Je größer die Fläche ist, desto größer ist der Auftrieb. Das Wichtigste beim Fliegen ist die Geschwindigkeit. Ohne Bewegung gibt es keinen dynamischen Auftrieb. Unter gleichen Voraussetzungen gilt: Der doppelten Geschwindigkeit entspricht der vierfache Auftrieb. 54.5 Ein Luftstrom aus einem Gebläse oder einem Föhn wird gegen ein Tragflächenmodell gerichtet, das auf einer Waage befestigt ist. Für verschiedene Anstellwinkel α wird der dynamische Auftrieb gemessen. 150,00 g Gebläse Anstellwinkel Bestimme die Gewichtsveränderung bei verschiedenen Anstellwinkeln! α 54.6 Der Unterdruck an der Oberseite und der Überdruck an der Unterseite des Tragflügels bewirken den dynamischen Auftrieb. α 54.7 Bei zu großem Anstellwinkel wird der dynamische Auftrieb kleiner und der Luftwiderstand größer. Es kann zum sog. Strömungsabriss kommen, die Tragfläche hat keinen Auftrieb mehr. 54.8 Winglet am Ende einer Tragfläche Nur zu Prüfzw cken – Eigentum d s Verlags öbv
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