Warum Fliegt ein Flugzeug

Weshalb fliegt ein Flugzeug?

Der Heißluftballon klettert, weil warme Luft leichter ist als kalte Luft. Strömungstechnik - Warum fliegt ein Flugzeug? Die Vorstellung vom Flug, wie ein Vögelchen in der Luft aufzusteigen, ist einer der ältesten Traumerlebnisse der Menschen. Weil es Singvögel gab, gab es Menschen, die in den Sternenhimmel blickten und sich wunderten, wie das möglich war und der Drang aufstieg.

Es ist der Eckpfeiler jeder Fluggesellschaft, obwohl ein Spatz, ein Papierflieger oder ein hundert Tonnen schwerer Passagierjet, alle nach strömungstechnischen Gesetzen flieg. Das habe ich angenommen, weil ich selbst zu den Menschen gehöre, die jemals in den Luftraum geschaut haben und von ihm fasziniert waren, als etwas vorbeiflog, sei es ein Flugzeug oder ein Flug.

Die Herkunft des Flugplatzes könnte viel früher sein als je zuvor vermutet. Fliegten die Philosophen zum Beispiel vor Jahrtausenden oder hatten sie zumindest Flugwissen? Hier wird die Beantwortung der Fragestellung, warum ein Flugzeug fliegt, wie es sich entwickelt hat und wie es sich im Lauf der Zeit entwickelt und entwickelt hat, so simpel wie möglich, aber gleichzeitig so naturwissenschaftlich wie möglich beantwortet.

Der Begriff Luftdynamik kommt aus dem Altgriechischen und meint soviel wie "Luftformen" oder "Luftbiegen", mehr ein Tragflächen mit der Atemluft macht auch im Prinzip nicht, er zerlegt die Atemluft in zwei Luftströmungen, wölbt den einen mehr als den anderen, aus dem eine Druckdifferenz auftritt, die dann einem Flugzeug endlich die Möglichkeit zum Fliegen gibt.

Das Flugzeug mit einem Gesamtgewicht von Hunderten von Kilometern startet ohne Anstrengung, so dass man sein Eigengewicht kaum noch sehen will. In diesem für die Menschen wahr gewordenen Wunschtraum - dem Wunsch vom Fliegen - sind viele Mächte involviert, aber sie alle münden in die Luftströmungen, Verwirbelungen, Auftriebskräfte, Luftwiderstände und die vier bedeutendsten Mächte, die ein Flugzeug in der Schwebe festhalten, kurz: die Airdynamik.

Der Begriff Luftdynamik kommt aus dem Altgriechischen und meint soviel wie "Luftformen" oder "Luftbiegen", mehr ein Tragfläche macht mit der Lüfte auch im Prinzip nicht, sie zerlegt die Lüfte in zwei Luftströmungen, wölbt den einen mehr als den anderen, aus dem sich eine Druckdifferenz entwickelt, die dann endlich das Überraschungseffekt des Flugs hervorruft.

Das Studium der Strömungslehre ist jedoch nicht nur auf das Strömungsgeschehen der Atmosphäre und die Untersuchung des Verhaltens von Objekten in Luftströmen begrenzt, sondern auch auf das Strömungsgeschehen des Wassers, das natürlich auch ein Medium ist. Die Wasserströmung weist ein vergleichbares Fließverhalten auf wie die Luftzufuhr. Im Vergleich zu Schiffen und Autos ist die Funktionalität eines Flugzeugs viel komplizierter, da es für das Flugzeug viel einfacher sein muss als das Flugzeug zum Losfliegen, aber das erfordert ein fundiertes Wissen darüber, wie man die Gravitation überlistet, was nur möglich ist, wenn ein Tragflächenauftrieb entsteht.

Dabei beschränke ich mich auf die Strömungslehre der Fliegerei und damit auf das Strömungsverhalten der Fliegerei, auch um dieses vielschichtige Themengebiet besser verständlich zu machen. 1.2 Wie ist ein Flugzeug konstruiert? Warum ist es so strukturiert? Flugzeugrumpf, Flügel, Steuerung, Lenkung und Stützwinden sind die wesentlichen Komponenten eines Flugzeuges.

Mit den Flügeln wird der Lift erzeugt. Durch ihre bewegten Bauteile werden die strömungstechnischen Merkmale des Fluggeräts verbessert. Am Heck und an der Fläche der Seitenruder haben Querschläger die Aufgabe von Ruderanlagen. Der Heckbereich dient der Stabilisierung und Steuerung der Flugbewegungen des Fluggeräts im Raum. Seine feste und bewegliche Komponente, Seiten- und Seitenruder sowie das Seitenruder an den Flügeln sorgen dafür, dass das Flugzeug auf dem richtigen Weg ist.

Über die Finne verändert der Pilote die Spurtreue, d.h. seine Kurshaltung und die Richtung des Fluges. Die Ruder anlage an der Höhenflosse wirkt sich auf die Rotation des Fluggeräts nach recht oder link aus. Gegenüber den Flügeln sind sie nach unten gekrümmt und produzieren so Anpressdruck, entgegen dem Auftrieb.

Warum generiert ein Tragfläche den Auftrieb? Die Tragfläche ist das Bauteil eines Flugzeuges, das es überhaupt in der Schwebe halten kann. Der Funktion eines Fluggerätes in Bezug auf die umgebende Umgebungsluft kann man mit der eines Schneidwerkzeugs gegenüberstellen. Die Tragfläche trennt die Umgebungsluft. Sie trennt den Luftstrahl, b.z.w. den Luftstrahl während der Vortriebsbewegung, wobei ein Teil des Luftstroms über die Flügeloberseite und der andere Teil entlang der Unterkante fließt.

Eine gewisse Gestalt hat ein Schirm, die dies möglich macht (Bild 1). Nur diese besondere Gestalt lässt den Tragflächenauftrieb zu, so dass ein Flugzeug fliegt. Der Grundriss eines jeden Flugzeugs ist immer derselbe, egal ob es sich um einen Vogelschwingen oder ein großes Passagierflugzeug handelt, die Grundriss ist immer derselbe.

Mit Ausnahme des Vogelschwungs ist jeder künstliche Schwung in mehrere Abschnitte aufgeteilt (siehe Abbildung 1). Die Komplexität eines Klaviers nimmt immer mehr zu, aber dazu später mehr. Die Profile der einzelnen Tragflächen zeigen, dass die Decke immer gewölbter ist als die Bodenplatte, die fast gar nicht gebogen ist.

Aufgrund der stärkeren Krümmung der oberen Seite muss der Luftstrom über dem Tragflächenbereich eine längere Strecke zurücklegen als der unter dem Tragflächenbereich. Da jedoch der Luftdruck an der Unterseite des Flugzeugs durch die geringere Strömungsgeschwindigkeit erhöht ist, wird ein erhöhter Reifendruck im Verhältnis zum Reifendruck an der Flügelkopfseite erzeugt.

Dadurch ergibt sich eine Druckdifferenz. Gerade diese Druckdifferenz verursacht den Antritt einer Tragfläche. Da Niederdruckluftmassen immer von Hochdruckluftmengen anzogen werden, kommt es zu einem Aufwärtszug, der den zwischen den beiden Strömen liegenden Tragflächen nach oben drückt (Abb. 3). Die Druckkraftanhebung ist ein Teil des Gesamthubs, der ein Flugzeug fliegen lässt, sie beinhaltet den größten Teil davon, um ein Flugzeug zum Fliegen zu bewegen.

Der kleinere, aber auch wichtige Teil des Totalauftriebs, um ein Flugzeug in die Höhe zu bringen, ist der sogenannte Schockaufzug. Sie tritt vor allem bei großen Einschlagswinkeln (Winkel der Profilsituation des Flugkörpers zur Lufteintrittsrichtung ) des Flugkörpers auf, z.B. wie beim Starten eines Flugkörpers. In diesen großen Anstiegswinkeln stellt der Tragfläche dem Gegenwind ( "Luftstrom") eine große Anstiegsfläche zur Verfügung.

Auf diesen Tarierwettbewerb kann dieses Recht ganz unkompliziert angewendet werden. Der Gegenschlag ist in diesem Falle die Verschiebung des Flugkörpers nach oben. Dieser Lifttyp ist für das Flugzeug beim Start besonders vorteilhaft, wenn das Flugzeug in einen stärkeren Anstiegswinkel umsteigt. Andernfalls wird dieser Teil des Gesamthubs nur bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten generiert, da der Druckaufzug aufgrund der niedrigen Fluggeschwindigkeit keinen ausreichenden Hub generieren kann, weshalb ein größerer Anstiegswinkel erforderlich ist, um genügend Hub zu generieren.

Die Luftströmung, die auf die Unterseite des Flügels (oder der Handunterseite) auftrifft, generiert Aufprallenergie. Diese Aufprallenergie wird auf den Tragflächen körper (oder die Hand) übertragen und in entgegengesetzter Richtung zum Sturmwind angehoben. Die Relativwindstärke ist nichts anderes als der während der Vorbewegung des Luftfahrzeugs erzeugte Strömungsstrom. Die Relativwindstärke ist diejenige, die einen Tragfläche zum Anheben bringt, was dem Flugzeug hilft, zu schweben.

Die Relativströmung tritt während der Fahrt auf, hat immer die gleiche Fluggeschwindigkeit und weht immer in die entgegengesetzte Richtung zur Fahrtrichtung, fließt um den Tragflächenrand herum oder stösst gegen die Unterseite des Tragflächenflügels und erzeugt die beiden Auftriebsarten. Der Relativwind ist ausschlaggebend für die Fluggeschwindigkeit eines jeden Flugzeuges, nicht für die Fluggeschwindigkeit, die es über Grund fährt, sondern für die Fluggeschwindigkeit des Luftstroms.

Ist es z.B. ruhig, ist die Bodengeschwindigkeit gleich der Fluggeschwindigkeit und damit der des Luftfahrzeugs. Wenn beispielsweise ein Gegenwind gegen die Fahrtrichtung weht, ist eine niedrigere Fluggeschwindigkeit des Luftfahrzeugs erforderlich, um genügend Luftstrom für einen Tragflächenflügel zu generieren, um Lift zu generieren, da der Naturwind diese Drehzahl beibehält.

Dadurch kommt es zu einer niedrigeren Fahrgeschwindigkeit über dem Boden. 1.5 Wie ist der Einfallswinkel? Die Angriffswinkel beschreiben den Blickwinkel zwischen der Profilsituation, die die tatsächliche Grundkonfiguration eines Flugzeugs darstellt, und der Windausrichtung b. z. w. der Ausrichtung des Relativwindes (Luftstrom). Die Angriffswinkel sind ein bedeutender Bestandteil in der aerodynamischen und luftfahrttechnischen Sicht.

Grundsätzlich gilt: Je höher der Angriffswinkel, umso höher der Gesamthub. Bei steigendem Anströmwinkel eines Flugzeugs wird die durch die Form des Flugzeugs gegebene Krümmung des Luftstromes vergrößert, da der Flugkörper abhängig vom Anströmwinkel eine größere Krümmung des Luftstromes bewirkt. Die für den Lift unerlässliche Anstellung ist invers proportional zur Fluggeschwindigkeit, da eine größere Drehzahl im gleichen Zeitabschnitt eine größere Luftmasse abgelenkt und die Höhe der Vertikalbeschleunigung ebenfalls zunimmt, ein kleinerer Anstellwinkel ausreicht, um den gleichen Hub zu erzeugen.

Andererseits muss der Angriffswinkel um so größer sein, je langsamer das Flugzeug fliegt (siehe Abb. 5 und 6), desto mehr kann das Flugzeug entlang der Flügelfläche durchströmen. Die Tragfläche generiert keinen Lift mehr und hört auf zu schweben (siehe Abbildung 7). Abgesehen von den Mächten, die ein Flugzeug vom Luftraum aushöhlen können, gibt es die vier maßgeblichen Mächte, die es am Luftraum festhalten.

1.6. Welche Faktoren sorgen dafür, dass ein Flugzeug in der Schwebe bleibt? Es wird durch den Motor des Luftfahrzeugs, wie beispielsweise den Luftschraube, generiert, der ebenfalls nichts anderes ist als ein rotierender Tragflächen. Luftwiderstand: Der (Luft-)Widerstand ist die nach hinten gerichtete Einwirkung. Wenn alle diese Kräften zusammenwirken, hält er ein Flugzeug in der Hand, sei es ein Papier-, Vogel- oder Verkehrsflugzeug.

Wenn beispielsweise ein Flugzeug aus irgendeinem Grunde klettert, verringert sich die Gravitationskraft und der Lifter fährt es dann nach oben. Wenn er dagegen absinkt, verringert sich der Hub und die Gravitation reißt das Flugzeug nach unten. In diesem Fall wird das Flugzeug nach oben gezogen. Beim Beschleunigen dominiert die Antriebskraft; im umgekehrten Fall tritt der Luftwiderstand ein, wenn er höher ist als der Antrieb und ein Flugzeug bricht.

1.7. Was bewegt ein Flugzeug? Eine Maschine kann nicht mit den Tragflächen flattern, es besteht keine Erklärungsbedürftigkeit. Die Querschnittsform eines Luftschraubenpropellers gibt eine Vorstellung von der Gleichartigkeit mit der eines Flugzeugs. Sie wirkt auch genauso, aber sie hebt nicht das Flugzeug, an dem sie angebracht ist, an, sondern den Antrieb.

Beim Bewegen fungiert er wie ein Tragfläche und generiert einen Auftrieb in Fahrtrichtung. Sie unterteilt den entgegen der Rotationsrichtung strömenden Luftstrom in zwei Luftströme, wodurch nach Bernoullisgesetzt eine Differenzdruck entsteht, deren Ansaugung das Flugzeug vorantreibt. Je höher die Drehgeschwindigkeit eines Propellers, um so mehr Antrieb wird generiert.

1.8 Was bricht ein Flugzeug ab? Denn, so Isaac Newton, "Jede Handlung bewirkt eine Gegenreaktion", ein Flugzeug bewirkt diese auch in Gestalt des Luftwiderstands, der der Sammelbegriff für unterschiedliche Widerstandsarten ist. Dazu gehört der induzierte Bremswiderstand, der besonders bei niedrigen Drehzahlen wirksam ist, die daher große Anfahrwinkel haben.

Induzierte Resistenz ist ein Abfallprodukt des Auftriebes. Da aber der Relativwind durch den großen Anströmwinkel der Tragfläche stark abwärts umgelenkt wird, verschiebt sich auch der Totalauftrieb und wirkt nun nach rückwärts und nicht mehr nach oben, was wieder zu einem Wiederstand führt. Allerdings geht dem Flugzeug nicht der gesamte Hub verloren, denn ein Teil des Aufzugs, der so genannte Effektivaufzug, arbeitet immer in entgegengesetzter Gravitationsrichtung und zwar ungeachtet des Anstellwinkels mit.

Wie viele andere Flugzeuge sind auch die so genannten Flügel nach der Erfindung der Vögel. Diese sind an den beiden Wingtips befestigt und ersparen den Fluggesellschaften viel Kosten, da sie den erzeugten Strömungswiderstand und damit den Strömungswiderstand reduzieren, wodurch das Flugzeug weniger Strom verbraucht, um die gleiche Fluggeschwindigkeit zu erzielen, die es ohne Flügelenden nur mit mehr Leistung geben könnte.

Dies wird durch die Fläche von Flügel und Rumpf, aber auch durch Antenne, andere Anbauteile und die Luftverschiebung des Fluggerätes hervorgerufen. Mit zunehmender Drehzahl steigt dieser Widerstand. Im Allgemeinen entstehen entlang eines Flügelprofils Verwirbelungen, da die Luft in der Regel von der Flügelunterseite, wo ein überhöhter Druck um die Flügelenden herum auftritt, nach oben, wo ein unterer Druck auftritt.

Diese sind am kräftigsten an der Wingtip und laufen (je nach Flugzustand) zu einem Begrenzungswirbel auf. Mit den Wirbeln wird eine Abströmgeschwindigkeit an der Stelle des Flugzeugs induziert, die zum induzierten Luftwiderstand führt. Gesetze erklären den Unterschied im Druck, der einem Tragflächenauftrieb gibt. 1.10. Wie kontrolliert das Flugzeug in der Air?

Das Flugzeug besteht aus mehreren Komponenten, die es ihm ermöglichen, sich um alle seine Hauptachsen zu drehen. Sie alle arbeiten nach dem Prinzip der Aerodynamik - das gleiche, das die Ursache für den aufschaukelt.

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