AW: Auftrieb; warum ein Flugzeug fliegt

Sehr anschaulich.

AW: Auftrieb; warum ein Flugzeug fliegt

Ja, fand ich auch gut. Mit Erklärung der Erhaltungssätze und der Navier-Stokes-Gleichungen und dem Umgang mit Differentialgleichungen.

Es sind aber nach wie vor eingängige Scheinerklärungen und Schlagworte äußerst beliebt, stehen sogar noch in (unseren) Lehrbüchern ;-)

Daher war ich 2015 mal in unseren Forum initiativ, siehe

und hier


Gruß, Bernhard

AW: Auftrieb; warum ein Flugzeug fliegt

Nach der Erklärung im Video bringt eine gebogene Platte den meisten Auftrieb.
So gesehen müssten also Einfachsegel gegenüber Doppelsegel Beim Drachenbau klar im Vorteil sein.
Die Entwicklung spiegelt das aber nicht wieder.

AW: Auftrieb; warum ein Flugzeug fliegt

In der reinen Theorie - also unendlich dünn, keine Reibung, keine Grenzschicht, keine Wirbel - stimmt das wohl auch. In der Praxis gibt es aber eben noch andere Einflüsse und Bedingungen, wodurch Profile vorteilhafter sein können.

AW: Auftrieb; warum ein Flugzeug fliegt

Das mag schon sein, aber mit welchem Widerstand wird der Auftrieb erreicht ?
Effektiv ist nur ein, im Verhältnis zum Auftrieb geringer Widerstand, da sind Profile klar im Vorteil.

HG

AW: Auftrieb; warum ein Flugzeug fliegt

Entscheidend ist die seitliche Umlenkung der Luftmasse, für Auftrieb nach unten.

Bewegte Masse will aufgrund ihrer Trägheit ihre Bewegungsrichtung beibehalten.
Zwinge ich sie mit einer Kontur ((gewölbte) Platte, Profil) aus ihrer Bahn, muss ich Kraft (Zentrifugal-, -petalkraft) aufwenden (Impulssatz). Die Kraftkomponente zur Seite bzw. nach oben entspricht dem Auftrieb, die in Richtung der Luftbewegung dem 'induzierten' Widerstand.

Problem ist dabei die Anströmkante: Ist sie zu scharf bzw. hat sie einen zu kleinen Krümmungsradius, entsteht eine so große Luftkraftspitze, dass auf der Sogseite in der Grenzschicht Luft nach vorne gesaugt wird, und es zur Strömungsablösung (ganz oder begrenzt (Blasen)) kommt, so dass die Luftmasse über der Fläche nicht mit der Kontur umgelenkt wird.

Das Problem an der Anströmkante hängt dann noch vom Anstellwinkel ab.
Habe ich stets denselben Anstellwinkel, wie z.B. bei Turbinenschaufeln, kann ich einen kleinen Nasenradius wählen.
Für einen größeren Anstellwinkelbereich bei Flugzeugen brauche ich einen größeren Nasenradius, damit es nicht zur Ablösung kommt.

Mit Wölbung wird ein Profil um die Querachse instabil, ich brauche hinten eine Leitfläche, die gegenüber der Tragfläche geringer angestellt ist. Damit dies nicht zu viel Leistung kostet, werden für Flugzeuge nur sehr gering gewölbte, ca. 3%, Profile verwendet. Außerdem verlangt Wölbung auch einen passenden Anstellwinkel. Wenig gewölbte Profile sind daher für Flugzeuge mit einem großen Anstellwinkelbereich vorteilhaft.
Bei einer Turbinenschaufel spielt dies alles keine Rolle, so dass diese wesentlich mehr gewölbt ist.

Für die mathematische Betrachtung des Auftriebs genügt erst einmal eine gebogene Trennschicht, die die Luft zur Umlenkung zwingt, unter als auch über der Trennschicht.

Details wie die Grenzschicht, werden erst einmal ausgeklammert, auch wenn sie in der Praxis eine bedeutende Rolle spielen.

Gruß, Bernhard

AW: Auftrieb; warum ein Flugzeug fliegt

Das alte Thema.

Generell muss man zw. a) Aerodynamik und b) Aerokinetik unterscheiden.
a) basiert auf Bernoulli und dem Venturi. b) auf Newton. Venturi gibt es so nicht an der Fläche.

Wir fliegen mit/nach den thermodynamischen Gesetzen (Newton's) und der Entropie.

Ergo ist Aufrieb per se nicht möglich. Keine Fläche erzeugt von sich aus Auftrieb. Erst durch die Zuführung von Energie (z.B. Höhenenergie durchs Liftfahren) können wir abgleiten, aber nicht steigen. Oder durch Aufwind am Hang (zugeführte Energie) oder Thermik - also immer von aussen. Oder per Motor und enstpr. Anstellwinkel der Fläche zum Rumpf und der Flugebene geht es rauf. Ansonsten gleiten wir selbst mit einer Superorchidee nur runter.

Auch eine Düse hat einen Anstellwinkel der Flächen versus Rumpf von +/- positiv 6-7°. Und hinten 30.000 KN Schub.

Falsch? Dann habe ich 35 Jahre lang die falschen Flächen gekauft/geflogen. Keiner meiner rund 24 Schirme erzeugte je Auftrieb :-). Auch nicht der Acro-Segler, mit dem ich manchmal unterwegs bin.

Harald

AW: Auftrieb; warum ein Flugzeug fliegt

Hallo Harald, Du hast die richtigen Flächen gekauft, nur der Begriff Auftrieb wird in diesem Kontext anders verwendet. Es ist eine Kraft, keine Geschwindigkeit. Vielleicht sollte man genauer sein und Auftriebskraft und Widerstandskraft statt Auftrieb und Widerstand sagen. Im stationären Gleitflug ist die Summe der Kraftvektoren (Auftrieb, Widerstand, usw.) gleich Null. Das Fluggerät bewegt sich vorwärts und nach unten. Potentielle Energie wird 'verbraucht' indem sie teils in die Luftmasse (Wirbel->Bewegungsenergie, Reibung->Wärme), teils in das Fluggerät (Reibung->Wärme) übertragen wird.

de.wikipedia.org/wiki/Auftrieb
de.wikipedia.org/wiki/Dynamischer_Auftrieb

VG
Bernd


Edit: Hier ein wie ich finde besonders nettes Video. Nicht von einer Uni-Vorlesung Ab 1:50 wirds interessant...



Man sieht sehr schön das hier in Wahrheit nix zirkuliert. Die genaue Erklärung *warum* sich die Strömung gerade so und nicht anders einstellt ist halt *etwas* komplexer...

AW: Auftrieb; warum ein Flugzeug fliegt

Oberlehrermodus an :
Ihr schmeißt die diversen Modelle relativ locker durcheinander.
- Frage an Heiko: Könntest du die Aussage:" In der Wirkung sind es natürlich wieder Druckdifferenzen aber ohne den Bernouilli der ja bekanntlich nicht die korrekte Beschreibung liefert." genauer erläutern und/oder mit einem Standartwerk belegen?
Der Professor möchte anscheinend eine eigene Theorie zum Auftrieb testen und das macht er über eine Vorlesung. Das heißt noch lange nicht, dass seine Theorien für uns brauchbar sind.
- Hallo Bernhard, deine Aussage...: "Entscheidend ist die seitliche Umlenkung der Luftmasse, für Auftrieb nach unten. Bewegte Masse will aufgrund ihrer Trägheit ihre Bewegungsrichtung beibehalten. Zwinge ich sie mit einer Kontur ((gewölbte) Platte, Profil) aus ihrer Bahn, muss ich Kraft (Zentrifugal-, -petalkraft) aufwenden (Impulssatz). Die Kraftkomponente zur Seite bzw. nach oben entspricht dem Auftrieb, die in Richtung der Luftbewegung dem 'induzierten' Widerstand."Zitatende...
verstehe ich nicht, könnte man aber vielleicht wie bei MastR mit Telefonat klären
Die von mir bevorzugte Erklärung der Auftriebskraft:
Die tatsächliche Strömung um ein Profil entsteht durch Überlagerung einer parallelen Strömung und einer Zirkulationsströmung . Die Erzeugung der Zirkulationsströmung bewirkt eine Drehimpulsänderung. Der Drehimpulserhaltungssatz fordert eine Ausgleichsströmung. Diese existiert in Form von Endwirbeln (nicht zu verwechseln mit Randwirbeln!) die in Gegenrichtung rotieren und sich vom Profil ablösen. Diese Wirbel sind experimentell nachgewiesen. Da sie sich vom Profil ablösen und auflösen (Entropie) transportieren sie Energie und Drehimpuls weg , sie müssen also ständig neu gebildet werden (Drehimpulserhaltungssatz).
Zurück zur Zirkulationsströmung, sie ist für den Strömungsgeschwindigkeitsunterschied zwischen Profiloberseite und Unterseite verantwortlich -> Druckunterschied (nach Bernoulli ) -> Auftrieb .
.... und fertig. Oberlehrermodus aus.
Lg Bert

AW: Auftrieb; warum ein Flugzeug fliegt

was wurde ich im physikunterricht auf die frage, wer oder welche kraft den luftpartikeln sagt, dass sie hinten gleichzeitig ankommen müssen, belächelt.
jetzt ist es amtlich herr Prof. Schwarz! R.I.P

AW: Auftrieb; warum ein Flugzeug fliegt

Ach was, alles nur eine Matrix, alles.

Und Erklärungsansätze die der Matrixersteller uns mitgegeben hat, damit unser Wahrnehmungsmodell halbwegs rund ist, und wir nicht total irre werden. Das gilt für Wissenschaft generell, die wurde nur erschaffen, damit es uns logisch erscheint, für unsere geistige Hygiene.

Die Wahrheit ist, das weder Stahl oder Beton schwimmen, noch Aluminium, Holz oder Stoff fliegen kann. Wir glauben das nur. Das geht in Wirklichkeit gar nicht.

Nicht versuchen zu erklären wie es geht oder funktioniert, einfach nur tun.

AW: Auftrieb; warum ein Flugzeug fliegt

Hallo bertS:
Nö, belegen kann ichs mangels eigener wisschenschaftlicher Expertise (außer Uni Grundlagen in Naturwissenschaften) nicht, aber zitieren aus WIKIPEDIA. Dort ist aufgeschrieben:

Die Bernoulli-Gleichung erklärt anhand des Stromlinienbildes die Druckdifferenzen an einer Tragfläche; sie erklärt jedoch nicht, warum die Strömung auf der Oberseite schneller ist als auf der Unterseite. (Druckdifferenzen sind eine Folge der Umlenkung der Strömung;[16] siehe auch dynamischer Auftrieb.)

Das meinte ich damit, dass Bernnoulli oder die vielleicht falsch verstandenen Interpretationen B. nicht ganz korrekt beschreibt.

Aber schön dass die Diskussion lebhaft bleibt und auch nicht ganz so bierernst.

Heiko

AW: Auftrieb; warum ein Flugzeug fliegt

Nochmal ich.
bertS, klingt plausibel.
könntest du für uns den Gefallen tun und eine Skizze (erst mal 2-D Profilschnitt) einstellen damit ich sehen kann, ob ichs richtig verstanden habe, wo die Zirkulationsströmung wirkt ?

Heiko
(Leider kein Professor)

AW: Auftrieb; warum ein Flugzeug fliegt

Besser gings auf die schnelle nicht!
Graphische, quantitative und qualitative Fehler bitte verzeihen
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Lg Bert