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Auftrieb; warum ein Flugzeug fliegt


CC-BY-NC-SA 3.0

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dasWesentliche was uns an der Aerodynamik interessiert ist der Auftriebdes Flugzeugs wichtigist zum Segeln wichtigund der istfür Träger Beistrichsorgt dafürdass viel mehr Energie rauskommt als man glauben möchteich das mal erklären möchte ist Auftrieb als warum fliegt ein Flugzeugwenn sich da verstanden haben es dannbei der Windmühlerelativ geradlinigwobei wenn ich sage wenn sich da verstanden haben das Problem ist so richtig verstanden hat es eigentlich niemand sehen Beistrichman weiß welche Begründung auf jeden Fall Komma falsch sind die meisten aus der Schulees gibt einige plausible Sachen aber eine richtig gute Begründung ist wirklichnicht absehbardas merkliche mehr Bücher ich drüber wälze über Aerodynamikdass die Leute darüber aufregen und sagen ja eigentlich etwas so zusammen über diesenWindkanalund in der TFT Simulationeine richtig gute Begründung ist das alles nicht Professor Zimmer soweit Whiskyetwas ein paar hübsche Missverständnissewas üblicherweise schief geht's in den Erklärungenwenn sieSummenflügelzumaleine Tragfläche zu ??Punkt so könnte sie aus TragflächenBeistrich das im Windkanalangucktlernt manzum Beispiel schon erfolgt das was gerne falsch gesagt wirdwenn Sieein Paket Luft haben das oben drüber geht über die Tragflächeund ein Paket Luft haben was unten drunter ergehtunter der Tragflächeist der Witzdas sie nicht gleichzeitig ankommt das wird gerne behauptet die kommen nicht gleichzeitigein absurderweisekommt das Paketwas drüber gehtschneller an als das Paket was drunter geht das Paket was drüber geht ist insgesamt deutlich schneller als das was unter Herr gehtdas jedoch falsch gesagtgibt es insbesondere keinen Grund warum die beiden Pakete gleichzeitigankommen?? obenviel schneller als man erwarten möchte naiveinige Leute sagen die müssen ?? gleichzeitig ankommen als es ist oben schneller als unten?? oben ein größerer Weg wäre auch das stimmt nicht gleich zu ?? aber es ist eben noch lustigerist es unserer noch viel schneller ??Punkt einsPunkt zweiwenn ich eineultradünne Tragfläche habedie funktioniertauch hier gibt es Auftriebvor die Tragflächeoben und untendenselbenWeg für die Luft bedeutetRegenbogen gleich wie Kunden schreibe ich mal das es okayauch das Wetter falsch erklärtabsurderweisedie Gebrüder Wrightsolche Tragflächendie Leute sie zum ersten Mal mit dem Motor geflogen sind ?? genauso ?? Tragflächen kann damit eine schon gezeigt das es gib es ist okay wenn die Luft oben und unten denselben Weg zurück mich daran kann es nicht liegen dass sie sie einen Auftrieb gibt es die Tragfläche nach oben gezogen wird?? dritte Geschichtedas muss doch eigentlich so seindas hier von vorne Luftpartikelkommen sozusagendicke kommen und dann nach untenabgelenkt werdeneine Pistolenkugeloder sowaswenn sie so rechnenist der Auftrieb viel zu gering??das kann sich seinCharme Auftrieb so zu klein so kann man nicht Beistrich muss berücksichtigen das über der Tragfläche auch noch was passiert?? es ist nicht einfach nur dass die Luft quasi Tragfläche von unten bombardiert unterliegen wiehoch schiebtes kommt auf druckbare Achsen oderUnterlassenin Druckund dann gibt's noch beliebte Geschichtedie man vorführt um zu zeigen dassdas so funktionieren muss mit dem Auftreten ähm ein Stück Papiernehmen Sie ein Stück Papierund pusten dann hier oben drüberüber das Stück Papierdann sehen Sie das Papier hebt sich ab?? Schulexperimentich Buße über das Papier oben schneller und das geht gerneHand in Hand in dieser Geschichte um schneller dieser Umsatz viel schnellerals man glauben würdeüber der Tragfläche sucht schneller als unten das sieht so aus wie dieses Experiment mit Papier und man sieht es wirklich aufgezogender Bits istes liegt nicht an der Geschwindigkeitdas gerade ?? das Papier dabeipassiert nicht allzu vielLuft drüber über das Papier was gerade istKomma keine Ablenkung daneben?? es kann nicht an der Geschwindigkeitsdifferenzliegen?? häufig behauptetkeinerausPunktso das ?? der Sachen die also nicht gehen oder die anders funktioniert als man das so naiv glaubt oben ist die Luft viel schneller als man's glaubt ist es okaywie oben so lang ist wie untenauch oft anders gesagtes reicht nicht die Tragfläche von unten mit Luftpartikel zu bombardieren ich muss auch berücksichtigendas oben sei nichts passiert und das und noch mehr Druck dagegen kommtüber ein gekochtes Blatt Papier zudas funktioniertaber über ein Gratisblatt Papier zu Bussen funktioniert nicht als da es auch irgendwas krummder Geschwindigkeitsunterschiedüber und unter dem Blatt Papier der scheint's auch nicht zu sein der Witzes ist die Krümmung des sieht man an diesem Experimentes geht um die Krümmungder Stromlinienan der hängt das dann absurderweiseihr Komma sich die Stromlinien entlang von Papier und dass sie das Papier zum Schluss nach obensollte sagen das passt zu der Form des Papiers was jetzt was verursacht ist eine andere Geschichte Komma noch länger drüber diskutieren aber auf jeden Fall passt das zusammen Punkt der Strom ihnen passt damit zusammen dass ihrnach oben gezogen wird das malig Sommer mit einerhalbwegs vernünftig aussehende Tragfläche hoffentlichwenn man sich andie Luft strömtum die Tragfläche Rom stellt man fest dass die Luftauf der Tragflächedie spaltet sich in einen Teil der oben drüber gehtund dann runterhat einen Teil der unten drunter her gehtin dieser Formdas lässt sich dann fort in dieLuftschichtendrunter und drübererster vom Prinzip her was hier passiert ich habe Impuls nach untendie Luft wird nach unten abgelenktdas heißt es muss eine Kraft nach oben wirken um das auszugleichen?? Auftrieb ?? hinschreibenAuftrieb die Kraft nach obenso weit ist das okay aber das Problem ist wie das jetzt zusammen dass die Luft dann nach unten abgelehnt wird ja warum wird sie dann nach unten abgelenkt von diesem Ding ambitioniert nach oben abgelenkt oderdrückt einfach geradeaus nach fürchterlichen Wirbeln warum wird sie nach unten abgelenkt Punktdazu muss man es eben doch sich das Ganze genauer anguckender Wunde Punkt bei den meisten Erklärungen ist warum die Stromliniendenn eigentlich kleben bleibenan der Tragflächewarum lösen sie sich nicht abnachher noch irgendwann lösen sich wirklich abKomma dass man ?? hinnimmt dass die Stromlinien so aussehen das quasi kleben an der Tragfläche das nicht abreißenKomma sich jetzt die Druckverteilungvorstellenund dann sieht man warum der Auftrieb stattfindenmussihr Sonnenstromlinieanguckenwas wissen Sieüber Zentrifugalkräftegucken ??Teilchenoben drüber wie sie das hier oben mit ZentrifugalkräftenausgezeichnetSindsfugalkraftFliehkraftzeigt nach außen die Zentripetalkraftzeigtzu Klammer zu Punkt ähm die FliehkraftzentrifugeParagraphzeichennach außen auf das Paket Luft wird die ganze Zeit hier abgelenktum die Oberfläche Punkt das ist ja außen auch nochda nicht mehr ganz so stark passierte auch nochauf der anderen Seite wird die Zentrifuge Alkraft so herum in die Tragfläche reindie Teilchen möchtenin die Tragfläche rein können sie aber nicht als die Tragfläche im Wegediese Zentrifugalkraftmuss mit irgendwas balanciert seinwomit kanndie Zentrifuge Alkraft sich den Aufhebenshabe ich kein Gleichgewichtwird sich etwas ändernwie sich die CD sogar Kraft auf so von wegen Kraft gleich Gegenkraftwomitso die Gegenkraft ist minus der Druckgradientdadurch muss das ausgeglichen werden sonst könnte sichständigkonstant so weiterströmenminus der Druckgradient muss so zeigen Druckgradient heißt in welche Richtungändert sich der Druck wie stark?? hohen Druck zu haben?? erzeugt noch keine Kraftmotivenoch zu haben erzeugt noch keine Kraft ich braucheeine Stelle mit hohem Druck auf der einen Seite tiefen Druck auf der anderen Seite dann habe ich eine Kraft erst dannkommt was in Bewegungder Druckertintespannt Punkt Unterschiede ich hab also Druckunterschiedein diese Richtungjetzt ?? man sich überlegen was das für den Druck bedeutethier haben Sie solche Druckunterschiededa haben Sie solche Druckunterschiedewas heißt das für den Drucksind MinusprogrammLeerzeichenhier unter dem Flügel muss ein größerer Druck ein höherer Druck sein als hier untendie rundenzwanzig Meter darunter habe ich ja wohl hoffentlich den Umgebungsdruckden normalen Druck von der Luftsie sind wie die Pfeile zeigen das heißt unter der Tragflächehabe ich einen hohen Druckein hoch unter der Tragflächeund jetzt obenanalog dasselbe ganz weit obenauf den Umgebungsdrucksie jetzt muss es vom Umgebungsdruckkleiner werden vom Hoch zum Tief minus der Druckgradient Zeichnung hoch zum tiefoben auf der Tragfläche habe sozusagen ein tiefdieseBezeichnung beibehaltender Druck über der Tragfläche ist kleiner als der Umgebung Punkt der Druck unter der Tragfläche Börse Umgebungsdrucksieht man schlicht und ergreifend schon an der Krümmungvon den Stromdamit diese Stromliniehier um die Tragfläche rumfliegtmuss oben großer Druck sein minus der Druckgradientvon oben nach unten ist was die Stromlinie rum liegt und hier untenhabe ich hohen Druckan der Tragflächetieferen Druck den Umgebungsdruckweiter wegdas heißtdiese Stromliniehat die Tendenzvon aktiv die Stromschiene wird runtergezogenso muss das sein das heißt das passt damit zusammenmit der Form der Stromlinien das sich unter der Tragfläche einen hohen Druck habeund über der Tragfläche einenniedrigen Druck habe das heißt jetzt noch nicht dass das eine der Grund für das andere ist das heißt alles passt zusammendiese Stromlinieumdie FörderunguntenhoherDrucksie können auch noch was ablesen an diesen Stromlinienhier sind die Stromlinien dicht beieinander da sind die Strom ihnen weit auseinanderwas könnte man vorsichtig daraus folgern dich zusammen weit auseinanderwenn sie hier ein Paket Luft habenmuss dass er hier auch wieder als das Paket Luft ankommenwie sie dieses Paket Lufthier auszwischen den beiden Stromliniengenauso lang gezogen sein so muss das aussehendes Paket Luft wenn sie dagegen hier ein Paket Luft habenden Sinn oder muss es hier aberso aussehen und da hinten ist es wahrscheinlich wie dasmit der originalen Breitenicht ganz war sicher die Dichte auch ändertdas jetztdieses Paket wird hier lang gezogen und da wiederauf die normale Weise gebracht mehr oder minder was bedeutet dasnoch viel einfacher sich hier nicht so recht anzugucken soll es vorgestellt aber noch viel einfacher ist in dem Wasserschlauchundtreten im Fuß drauf unter ihrem Fuß wird das Wasser schneller seinals davorweil durch einen kleineren Querschnitt dieselbe Menge musshier habe ich nur hoher Geschwindigkeithier ist eine niedrige Geschwindigkeitdas heißt allein aus der Form dieser Strom ihnen kann man schon ganz viel dichten Punkt jetzt aber noch mal das ist noch keine Begründung sondern es reicht nur bis zusammenpasstund das zeigt auch dass die Krümmungvon den Strom in elementar wichtig ist es geht nicht zu sehr umGeschwindigkeitenoder um die Zeit von vorn nach hinten zu kommen ?? es geht um die Krümmung der Strom das ist wesentliche Zutatich habe also unteneinen höheren Druck als obenletztmalig noch was auf was gerne falls aufgezeichnetwirdKomma die Tragflächeunten einen höheren Druck als oben heißt ich mal so richtig auf mich falsch an das Bild sehenignorieren sie dasdas heißt oben habe ich vielleicht sowas hier als Druckmeine tausend MillibarminusirgendwasHektopascalsagen minus irgendetwasund untenhabe ich einen höheren Druck das heißt meine tausend Millibarplus irgendetwasdas ist das Bild was man auf meiner Listeunten einen höheren Druck tausend ?? plus X oben einen niedrigentausend Millibarminus Xund die Differenz davonist das was das Ganze zum Schluss nach oben zieht Sie bildenhier insgesamt eine Kraft die oben wird auf der Oberseite zusammen eine Kraft die auf der Unterseite wird die Differenz davon ist was den Flügel nach oben ziehtund es kommt auf diese Druckdifferenzenan Oma kleinerer Druck als Umgebungund mein größerer Druck als in der Umgebungdas macht relativ zu den tausend Hektopascal normal wirklich als viel ausaber es genügt eben um ein groß Flugzeug anzuhebenweil Tausende was darüber schon so wahnsinnig viel ist es reicht ein kleiner Druckunterschiedrelativ kleiner Unterschiedzwischen Oberseite und Unterseiteso sieht das eigentlich ausdas nicht passiert ist dass der Unterdruckhochsaugtdas liest man oftes wird von unten gedrücktund von oben nicht ganz so doll dagegen gedrückt das macht den Auftriebwurde ?? in die Fachliteraturforschenda was von einem Anfall Bier undvon einer Zirkulationum die Tragfläche herumdessen schöne Arten das zu rechnen aber auch keine wirklichen ErklärungenKomma sein Leben ausrechnenwenn ich innerlich mitkommenund was sie anders sagen muss das hier sind Untersuchungenin zwei Dam Profilzu einer Tragflächedas ist nicht mal die halbe Wahrheit was man am Profil einer Tragfläche siehtwenn sich im Flugzeug vorstellendie Tragflächendrücken die Luftnachuntenwas wird jetzt groß in 3D passierenhier geht die Luft runter und dann kommt sie einfach von oben wieder setzen ist schwierig zumal es so einen Wirbelluftwird runtergedrücktund kommt dannvon oben wieder genauso hier wird die Luft so runtergedrücktdas gelingtdann kommt sie so von oben wieder das heißt vonvornesieht das ganze so aus dass sie so einen Wirbel kriegenden sieht man natürlich nicht wenn man einfach immer nur mit diesenzweidimensionalenProfilen arbeitetdas ist offensichtlicheine ganz dicke Geschichte die man dann ignoriertdas ?? als Warnhinweisalso das Thema Auftrieb ist deutlich komplexer als man es glauben mag?? richtig hundertprozentigweiß keiner warum ein Flugzeug fliegtman hat es ingenieurmäßigunter Kontrolleaber so richtig verstandeneschöne einfache klare Erklärung das ist eine Geschichtedes ?? nicht zu funktionieren