Luft- & Raumfahrt
Von: Јаmе~, 15.5.2005 11:25 Uhr
Hi,

am Donnerstag diskutierte ich mit zwei Flugzeugbau-Studenten über die Entstehung von Auftrieb. Erst (im Unterricht) auf englisch (was uns alle leider bald an die Grenzen unserer Sprachfähigkeit ;) brachte), dann auf deutsch. Er fing als Erklärungsbeginn wieder mit Bernoulli an...
Und leider musste ich feststellen, dass ich das Thema immer noch nicht richtig begriffen habe wie ich nach http://www.wer-weiss-was.de/cgi-bin/forum/showarchiv...
vermutete.


Ich bitte euch deshalb meine Erklärung ggf. zu korrigieren bzw zu ergänzen:

-man kann Flügelprofile nicht (komplett) im voraus berechnen weil sich die Wirbel nicht simulieren lassen

-man kann (nur!) mit der Zirkulationsströmungserklärung (ZSE) den prinzipiellen Auftrieb (Nebeneffekte wie z.B. Randwirbel seien vernachlässigt) vollständig erklären.

-die ZSE führt auch bei symetrischen Flügelprofilen (Rechteck, Tropfen, ...) zu einem, wenn auch geringeren, Auftrieb. Frage: warum/wie entsteht hier der Anfahrtswirbel?

- mit zunehmender Geschwindigkeit (Start) geschieht folgendes:
1.laminare Strömung, Luftgeschwindigkeit oben und unten gleich.
2.Anfahrtswirbel entsteht da Luftteilchen an der Flügeloberfläche der Oberseite stärker abgebremst werden als unten (s. http://www.wissen.swr.de/warum/fliegen/themenseiten/...). Dieser Wirbel besteht den kompletten Flug über. Frage: warum werden die Luftteilchen unten nicht so stark abgebremst? Warum dreht sich der Anfahtswirbel nicht in die andere Richtung? Bzw bei gleicher Abbremsung: warum entstehen nicht zwei, gegenläufige Anfahtswirbel?
3.der Anfahrtswirbel beschleunigt Luftteilchen hinter dem Flügel nach unten und treibt damit die Zirkulationsströmung (als Gegenströmung) an
4.Die Luftgeschwindigkeiten addieren sich daraufhin so (vLuft=0): voben = vFlugzeug + vStrömung; vunten = vFlugzeug - vStrömung
5. Nach Bernoulli folgt dann da die ober und untere Luftmasse gleich ist unten ein erhöhter, oben ein verkleinerter Luftdruck = Auftrieb

- würde ein rauhere Flügeloberfläche die Entstehung des Anfahrtswirbel nicht noch begünstigen und evtl sogar zu einer Erhöhung der Zirkulationsströmung (=Auftrieb) führen?



Vielen Dank und Grüße,
J~



  1. Antwort von Оlіνеr 0
    Re: Wie entsteht Auftrieb? mal wieder ;) (erweiter
    Hi,

    Hallo Jame,

    keine Ahnung, auf welchem Niveau du dieses Thema behandeln möchtest -- ich möchte nur darauf hinweisen, daß vor allem beim Start entgegen der landläufigen Meinung der Großteil des Flugzeugfliegens durch den klassischen "Abpralldruck" der Luft entsteht, welcher durch die Flügelneigung zustande kommt. Die von vorne kommende Luft prallt am Flügel ab und wird nach unten gedrückt, das Flugzeug somit nach oben.

    Vgl. Bergmann-Schäfer Kap. 18.2 "Dynamischer Auftrieb", wo erklärt wird, daß die häufig zu findende Lehrbuchmeinung falsch ist, nach der der Auftrieb des Flugzeugs durch Druckdifferenz beim Umströmen des Flügels entsteht.

    Viele Grüße

    Oliver am Donnerstag diskutierte ich mit zwei Flugzeugbau-Studenten
    über die Entstehung von Auftrieb. Erst (im Unterricht) auf
    englisch (was uns alle leider bald an die Grenzen unserer
    Sprachfähigkeit ;) brachte), dann auf deutsch. Er fing als
    Erklärungsbeginn wieder mit Bernoulli an...
    Und leider musste ich feststellen, dass ich das Thema immer
    noch nicht richtig begriffen habe wie ich nach
    http://www.wer-weiss-was.de/cgi-bin/forum/showarchiv...
    vermutete.


    Ich bitte euch deshalb meine Erklärung ggf. zu korrigieren bzw
    zu ergänzen:

    -man kann Flügelprofile nicht (komplett) im voraus berechnen
    weil sich die Wirbel nicht simulieren lassen

    -man kann (nur!) mit der Zirkulationsströmungserklärung (ZSE)
    den prinzipiellen Auftrieb (Nebeneffekte wie z.B. Randwirbel
    seien vernachlässigt) vollständig erklären.

    -die ZSE führt auch bei symetrischen Flügelprofilen (Rechteck,
    Tropfen, ...) zu einem, wenn auch geringeren, Auftrieb. Frage:
    warum/wie entsteht hier der Anfahrtswirbel?

    - mit zunehmender Geschwindigkeit (Start) geschieht folgendes:
    1.laminare Strömung, Luftgeschwindigkeit oben und unten
    gleich.
    2.Anfahrtswirbel entsteht da Luftteilchen an der
    Flügeloberfläche der Oberseite stärker abgebremst werden als
    unten (s.
    http://www.wissen.swr.de/warum/fliegen/themenseiten/...).
    Dieser Wirbel besteht den kompletten Flug über. Frage: warum
    werden die Luftteilchen unten nicht so stark abgebremst? Warum
    dreht sich der Anfahtswirbel nicht in die andere Richtung? Bzw
    bei gleicher Abbremsung: warum entstehen nicht zwei,
    gegenläufige Anfahtswirbel?
    3.der Anfahrtswirbel beschleunigt Luftteilchen hinter dem
    Flügel nach unten und treibt damit die Zirkulationsströmung
    (als Gegenströmung) an
    4.Die Luftgeschwindigkeiten addieren sich daraufhin so
    (vLuft=0): voben = vFlugzeug + vStrömung; vunten = vFlugzeug -
    vStrömung
    5. Nach Bernoulli folgt dann da die ober und untere
    Luftmasse gleich ist unten ein erhöhter, oben ein
    verkleinerter Luftdruck = Auftrieb

    - würde ein rauhere Flügeloberfläche die Entstehung des
    Anfahrtswirbel nicht noch begünstigen und evtl sogar zu einer
    Erhöhung der Zirkulationsströmung (=Auftrieb) führen?



    Vielen Dank und Grüße,
    J~
    2 Kommentare
    • von Јаmе~ 0
      Re^2: Wie entsteht Auftrieb? mal wieder ;) (erweit
      Hi Oliver, keine Ahnung, auf welchem Niveau du dieses Thema behandeln
      möchtest
      so, dass meine Neugierde befriedigt wird :)
      Ich möchte kein Studium absolvieren, aber eine schlüssige Erklärung hätte ich schon gerne weil mich diese Frage schon seit Jahren immer wieder beschäftigt und ich immer noch keine Lösung gefunden habe.

      Aber OK, hier im Forum mag mir wohl keiner meine Thesen bestätigen oder entkräften. Werde mal schauen, ob ich die wo anders geklärt bekomme und mein Posting (fürs Archiv) selbst beantworten kann. -- ich möchte nur darauf hinweisen, daß vor allem
      beim Start entgegen der landläufigen Meinung der Großteil des
      Flugzeugfliegens durch den klassischen "Abpralldruck" der Luft
      entsteht, welcher durch die Flügelneigung zustande kommt.
      ...also die Newton'sche Auftriebstheorie. Ist _das_ der Bodeneffekt? Bodeneffektfahrzeuge schweben ja auch ohne zu "fliegen". Vgl. Bergmann-Schäfer Kap. 18.2 "Dynamischer Auftrieb", wo
      meinst du damit "Lehrbuch der Experimentalphysik : zum Gebrauch bei akademischen Vorlesungen und zum Selbststudium" ?



      Viele Grüße,
      J~
    • Re^3: Wie entsteht Auftrieb? mal wieder ;) (erweit
      Hi Oliver, keine Ahnung, auf welchem Niveau du dieses Thema behandeln
      möchtest
      so, dass meine Neugierde befriedigt wird :)
      Ich möchte kein Studium absolvieren, aber eine schlüssige
      Erklärung hätte ich schon gerne weil mich diese Frage schon
      seit Jahren immer wieder beschäftigt und ich immer noch keine
      Lösung gefunden habe.

      Alles klar, ich bin nämlich auch kein Flugzeugbauer, aber so ein wenig Verständnis bringe ich schon auch mit. -- ich möchte nur darauf hinweisen, daß vor allem
      beim Start entgegen der landläufigen Meinung der Großteil des
      Flugzeugfliegens durch den klassischen "Abpralldruck" der Luft
      entsteht, welcher durch die Flügelneigung zustande kommt.
      ...also die Newton'sche Auftriebstheorie. Ist _das_ der
      Bodeneffekt? Bodeneffektfahrzeuge schweben ja auch ohne
      zu "fliegen".

      Es ist eben ein gewaltiger Unterschied, ob du bei gleichbleibender Höhe fliegen möchtest (da hat man das Zirkulationsströmungsmodell) oder steigen möchtest. Vgl. Bergmann-Schäfer Kap. 18.2 "Dynamischer Auftrieb", wo
      meinst du damit "Lehrbuch der Experimentalphysik : zum
      Gebrauch bei akademischen Vorlesungen und zum Selbststudium" ?

      Genau. Dieses Buch ist übrigens so geschrieben, daß man es auch als Nichtphysiker lesen kann, allerdings muß man schon ein bissel Ehrgeiz mitbringen. Für die klassische Experimentalphysikj-Vorlesung ist es übrigens nicht sehr geeignet.

      Viele Grüße

      Oliver
  2. Antwort von Јојо (abgemeldet) 0
    Wasserflugzeuge?
    Hallo,

    Ich hätte noch ne Frage dazu: Wie ist das einglich beim Start von Wasserflugzeugen?
    Die scheinen sich ja erstmal "aus dem Wasser abzudrücken" (wasserskimäßich?), bevorse wirklich von den Flügeln hochgehoben werden. Wie funzt da der Übergang?

    Grüße,
    Jojo
    2 Kommentare
    • von Fеlіx 1
      Re: Wasserflugzeuge?
      Hi,
      Bei niedrigen Geschwindigkeiten Verhalten sich die Floats (die Schwimmkörper) der Wasserflugzeuge wie Schiffe. Wenn genügend Geschwindigkeit vorhanden ist gleiten sie wie Wasserski übers Wasser (nennt sich im engl. „on the step“) und der Widerstand nimmt deutlich ab; kurz danach hat das Flugzeug genug Fahrt um abzuheben.
      Selber miterlebt: Bei so genannten „glassy water“ Bedingungen (die Wasseroberfläche ist spiegelglatt) kann es passieren, das die Maschine bei hoher Beladung/schwacher Motorisierung nicht genügend Geschwindigkeit hat um „on step“ zukommen. In diesem Fall wird ein Vollkreis auf dem Wasser „gefahren“ um die eigenen Wellen als Hilfe zu benutzen.

      Felix
    • von ΤһоFе 0
      Re: Wasserflugzeuge?
      Hallo Jojo,

      bei Wasserflugzeugen kommt meines Wissens noch etwas anderes dazu.
      Der Rumpf oder die Schwimmer sind nicht glatt sondern haben kurz hinter dem Schwerpunkt eine sogenannte Abrisskante.
      Wenn die nicht da ist, dann kann sich der Rumpf nicht vom Wasser lösen.
      Und damit die wirkt darf die Wasseroberfläche nicht total glatt sein.

      Gruß
      TF [Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]