Flugzeug - Technik.

« Wie ein Flugzeug Auftrieb erhältEin Flugzeug erhält seinen Auftrieb durch die Form seiner Tragflächen, die die an ihnen entlangströmende Luft an derFlügelhinterkante nach unten wegdrücken.

Die Tragflächen üben durch dieses Wegdrücken der Luftmassen eine Kraft aus, diewiederum eine Gegenkraft auslöst.

Diese nach oben gerichtete Gegenkraft ist der Auftrieb.© Microsoft Corporation.

Alle Rechte vorbehalten. Der Auftrieb, der an einem Flügel oder einer ähnlichen Fläche entsteht, ist direkt proportional zu der dem Luftstrom ausgesetzten Grundfläche und proportional zum Quadratder Geschwindigkeit des Luftstromes.

Außerdem ist er ungefähr proportional zur Neigung (oder zum Anstellwinkel) des Tragflügels zum Luftstrom bei Winkeln, dienormalerweise im Bereich von plus und minus 14 Grad liegen.

Bei größeren Winkeln ändern sich die Merkmale des Luftstromes schnell, der Luftstrom „bricht ab”, und derAuftrieb verringert sich enorm.

Dann spricht man davon, dass der Tragflügel „überzogen” wurde. Fliegt ein Flugzeug auf einem waagerechten Kurs, gleicht der von den Flügeln und den anderen Bauteilen beigetragene Auftrieb das Gewicht des Flugzeugs aus.

Wenn derAnstellwinkel bei gleich bleibender Geschwindigkeit erhöht wird, wird das Flugzeug bis zu einem gewissen Grad steigen.

Wird der Anstellwinkel verringert, d.

h., wird derFlügel nach unten geneigt, verliert das Flugzeug an Auftrieb und beginnt zu sinken.

Außerdem wird ein Flugzeug aufsteigen, wenn die Geschwindigkeit erhöht wird, undsinken, wenn die Geschwindigkeit verringert wird. Im Verlauf eines Fluges ändert der Pilot des Öfteren die Geschwindigkeit und den Anstellwinkel des Flugzeuges.

Diese beiden Maßnahmen werden oft gegeneinanderabgewogen.

Möchte der Pilot z.

B.

die Geschwindigkeit erhöhen, den Horizontalflug aber beibehalten, muss der Anstellwinkel verringert werden, um den zusätzlichenAuftrieb auszugleichen, der durch die Geschwindigkeitserhöhung des Flugzeuges verursacht wird. In Vorbereitung auf die Landung muss der Pilot das Flugzeug nach unten bewegen und gleichzeitig dessen Geschwindigkeit so weit wie möglich verringern.

Um einenAusgleich für den beträchtlichen Auftriebsverlust, der sich aus der Verringerung der Geschwindigkeit ergibt, zu erreichen, sorgt der Pilot für zusätzlichen Auftrieb, indem erdie Tragflügelfläche, die nutzbare Wölbung und den Anstellwinkel verändert.

Dazu werden Hochhebevorrichtungen verwendet, die man Spreizklappen nennt, großeFlügelverbreiterungen, die sich an der Tragflächenhinterkante befinden.

Die meisten Spreizklappen werden normalerweise während des Reisefluges in den Tragflügeleingeklappt.

Möchte der Pilot zusätzlichen Auftrieb erreichen, klappt er die Spreizklappen nach außen und nach unten.

Manchmal befinden sich auch an derTragflächenvorderkante Hochhebevorrichtungen. 2.2 Rücktrieb Faktoren, die während des Fluges zum Auftrieb beitragen, erzeugen auch unerwünschte Kräfte, die man Rücktrieb nennt.

Der Rücktrieb ist die Kraft, die dazu beiträgt, dieBewegung des Flugzeuges durch die Luft zu verzögern.

Ein Teil des Rücktriebs ist die Folge des Widerstandes der Luft gegenüber Körpern, die sich in ihr bewegen, undhängt von der Form und der Ebenheit ihrer Oberfläche ab.

Man kann ihn verringern, indem man das Flugzeug stromlinienförmig gestaltet.

Bei einigen Bauarten gibt es auchVorrichtungen zur Verringerung des durch Reibung entstandenen Luftwiderstandes, mit denen der Oberflächenluftstrom in so genannter „Schichten”-Form beibehalten wird. Eine andere Form des Rücktriebs jedoch, die als induzierter Widerstand bekannt ist, ist die unmittelbare Folge des durch die Tragfläche erzeugten Auftriebs.

Um den Auftriebzu erreichen, muss Arbeit verrichtet werden, und der induzierte Widerstand ist das Maß dafür.

Der Energieaufwand äußert sich in der Form von Wirbeln oder Strudeln, diesich entlang der Tragflächenhinterkante und besonders an den äußeren Enden, oder Flügelspitzen, bilden. Flugzeugkonstrukteure entwickeln Flugzeuge mit dem bestmöglichen Verhältnis von Auftrieb und Rücktrieb, das erreicht wird, wenn der auf die Form zurückzuführendeRücktrieb gleich dem durch den Auftrieb induzierten Widerstand ist.

Durch Faktoren wie z.

B.

die Geschwindigkeit und das zulässige Gewicht des Flugwerkes werden demVerhältnis von Auftrieb und Rücktrieb Grenzen gesetzt.

Ein Transportflugzeug mit Unterschallgeschwindigkeit hat vielleicht ein Auftrieb-Rücktrieb-Verhältnis von etwa 20,während das eines Hochleistungssegelflugzeuges doppelt so hoch ist.

Auf der anderen Seite verringert der zusätzliche Widerstand, der auftritt, wenn ein Flugzeug mitÜberschallgeschwindigkeit fliegt, das erzielte Auftrieb-Rücktrieb-Verhältnis auf weniger als zehn. 2.3 Überschallflug Das Zeitalter des Überschallfluges, in das das Flugwesen nach dem 2.

Weltkrieg eintrat, brachte eine Reihe neuer Probleme.

Diese waren so gravierend, dass Aerodynamikerauf Flugexperimente zurückgreifen mussten, die so gefährlich und abenteuerlich waren, wie jene, mit denen frühe Piloten konfrontiert waren.

Weder komplexemathematische Analysen noch die Verbesserung solcher Rüstzeuge der Forschung wie des Windkanals, in dem Modelle von Flugzeugen erprobt werden, konnten dievollständig zufrieden stellende Leistung eines Flugzeuges unter den Bedingungen des Überschallfluges gewährleisten. 2.4 Die Schallmauer ÜberschallflugSchematische Darstellung der Luftströmungen bei Normal- und Überschallflug.© Microsoft Corporation.

Alle Rechte vorbehalten. Das erste ernst zu nehmende Problem, mit dem sich die Aerodynamiker auseinandersetzen mussten, ist allgemein als Schallmauer bekannt.

Es trat auf, als Flugzeuge dieSchallgeschwindigkeit (1 234 Kilometer pro Stunde in der Höhe des Meeresspiegels), wissenschaftlich als Mach 1 bezeichnet, erreichten.

Ein Flugzeug, das kurz davor ist,die Schallmauer zu durchbrechen, ist an der Grenze, an der es die Druckwellen einholt, die durch seine eigene Vorwärtsbewegung erzeugt werden.

Die sich darausergebende Ablenkung des Luftstromes bei Mach 1 führt zur Bildung einer Druckwelle, die als Verdichtungsstoß bezeichnet wird, der den Rücktrieb des Flugzeuges deutlicherhöht.

Ist das Flugzeug nicht entsprechend konstruiert, um diesem plötzlichen Wechsel in der Beschaffenheit des Luftstromes standzuhalten, wird seine Steuerungernsthaft beeinträchtigt.

Siehe Mach-Zahl. »