Warum können Flugzeuge Fliegen

Das Triebwerk (auch Propulsion genannt) treibt das Fluggerät nach vorne, der Luftwiderstand drosselt es. Beim Normalflug streichen sich diese vier Triebkräfte und das Fluggerät fährt so, als ob überhaupt keine Triebkraft wirkt: Es wird weder beschleunigt noch abgebremst noch verändert es seine Fluchtrichtung (1. Grundsatz von Isaac Newton: Law of Inertia).

Also wird er mit gleichbleibender Fluggeschwindigkeit geradeaus fliegen. Abb. 1 stellt die auf das Luftfahrzeug wirkenden Kräften bei waagerechter Trajektorie und gleichbleibender Drehzahl dar. Gerade nach vorne kann auch nach oben oder unten gerichtet werden. Allerdings muss das Fluggerät beim Start zunächst beschleunigt werden. Dabei muss der Frequenzumrichter größer sein als der Strömungswiderstand.

Um den Lift vom Gelände abheben zu können, muss der Lift nun (für kurze Zeit) höher sein als das Eigengewicht. Jetzt steigt das Fluggerät an Körpergröße und seine Schnelligkeit steigt, auf schräger gerader Strecke. Bild 2 stellt die kurz nach dem Abflug auf das Luftfahrzeug ausgeübten Kräften dar. Wenn die Trajektorie nach oben geneigt ist, fungiert das Eigengewicht teilweise als Bremse, genau wie wenn man mit dem Rad den Hang hinauffährt.

Das Laufwerk ist jetzt besonders kräftig. Bei der Landung verlangsamt sich das Fluggerät. Abb. 3 verdeutlicht, dass bei nach unten gerichteter Trajektorie das Eigengewicht nun teilweise wie ein Fahrantrieb funktioniert, so wie beim Bergauffahren mit dem Rad. Daher muss der Strömungswiderstand den Gesamtantrieb überschreiten. Schauen Sie sich die Tragflächen und ihre Position gegenüber dem Rumpf an.

Danach sehen Sie, dass die Tragflächen, wie in Abb. 4, in einem leichten Winkel zueinander ausgerichtet sind. Im Horizontalflug sind die Tragflächen nicht waagerecht, sondern in einem bestimmten Anstiegswinkel zur Flugschneise. Dabei wird die entlang der Tragfläche fließende Abluft vom Tragfläche nach unten umgeleitet und damit nach unten gepresst. Somit schiebt die nach unten gerichtete Druckluft den Schwung nach oben (3. Prinzips des Isaac Newton, Prinzips der Macht und Gegenkraft).

Was ist der Grund für den Umzug? Bei Propellerflugzeugen schieben die Luftschrauben die Luft um. Durch diese Druckluft werden die Schrauben nach vorn gedrückt. Auch hier gilt das dritte Newton'sche Konstrukt. In einem Flugzeug mit Strahltriebwerken schieben die Motoren mit hoher Drehzahl Heißgase nach rückwärts und erleben aus diesen Gasströmen eine nach vorn gerichtete Vortriebskraft.

Die Luftwiderstände hängen in hohem Maße von der Flugzeugform und der Fluggeschwindigkeit ab. Damit sie so weit wie möglich reduziert werden kann, haben Flugzeuge eine stromlinienförmige Gestalt (ähnlich der stromlinienförmigen Gestalt von Fischen). Durch die Neigung der Tragflächen steigt jedoch der Strömungswiderstand. Sie wissen aus dem Radsport, dass der Reifenwiderstand auch sehr von der Fahrgeschwindigkeit abhängig ist.

Inwieweit stehen Gewichts- und Kraftstoffverbrauch im Zusammenhang? Mit zunehmendem Körpergewicht steigt der erforderliche Wiederauftrieb. Dies erfordert grössere, abgewinkelte Klingen.