Re: Flugzeug auf Kopf: Ab nach unten ?
was passiert, wenn man ein Flugzeug auf den Kopf dreht ?
Wirken dann die Strömungen an den Tragflächen nicht so, dass
sie das Flugzeug nach unten (gen Erdboden) drücken ?
Ich bin nicht allzubewandert in solchen Dingen, aber bei der
"normalen" Fluglage (Räder nach unten - hi hi) bewirkt doch
die
Form der tragflächen einen Auftrieb. Bei Überkopfflug müsste
das doch einem "Abtrieb" entsprechen ?
Es ist ein weitverbreiteter Irrtum, daß der Auftrieb durch das Flügelprofil zustande kommt. In Wirklichkeit könnte man auch ungehobelte Bretter als Flügel verwenden.
Jede flache Tragfläche, egal ob mit oder ohne Profil, liefert nach Kutta-Juokowski einen Auftrieb von Fq=cq*b*l*v2*ρ/2. Dabei ist v die Strömungsgeschwindigkeit, b die Breite und l die Länge der Tragfläche, cq der Querkraftbeiwert und ρ die Dichte der Luft. Der Querkraftbeiwert hängt im Wesentlichen vom Anstellwinkel ab und beträgt für alle flachen Profile (also auch für ein gewöhnliches Brett) cq=2*π*sin(α), wobei der Anstellwinkel α dem Winkel zwichen Anströmrichtung und Nullauftriebsrichtung des Profils entspricht. Um auf dem Kopf zu fliegen, muß der Pilot demnach nur den richtigen Anstellwinkel wählen indem er die Spitze des Flugzeugs weit genug nach oben zieht.
Nun stellt sich natürlich die Frage, warum man sich die Mühe macht Profile in Tragflächen zu schnitzen, wenn diese völlig unerheblich für den Auftrieb sind. Das hat zwei Ursachen:
Das erste Problem besteht darin, daß der dynamische Auftrieb eine laminare Stromung um die Tragfläche voraussetzt. Je steiler der Anstellwinkel wird, um so weiter entfernt sich die Strömung aber von diesem Ideal und schlägt schließlich völlig in den turbulenten Bereich um. Wann das passiert hängt vom Profil ab, welches daher so konstruiert werden muß, daß ein derartiger Strömungsabriß nicht unter normalen Belastungen auftreten kann.
Ein weiteres Problem ist der Reibungswiederstand für den analog zum Auftrieb Fw=cw*b*l*v2*ρ/2 gilt. Der Wiederstandsbeiwert cw wächst dabei ebenfalls mit dem Anstellwinkel. Da ein Flugzeug nicht nur in der Luft bleiben, sondern auch mit vetretbarem Aufwand vorwärts kommen muß, besteht der wesentliche Sinn eines Flügelprofils in der Gewährleistung eines optimalen Verhältnisses zwischen Auftrieb und Luftwiederstand.
Für ein kopfüber fliegendes Flufzeug bedeutet das, daß es sich in einer Fluglage befindet, die weit außerhalb des Optimums liegt. Durch Wahl des richtigen Anstellwinkels kann der Pilot in dieser Situation zwar den gleichen Auftrieb erzeugen, wie in normaler Fluglage, aber er muß einen wesentlich größeren Luftwiederstand überwinden und riskiert sogar einen Strömungsabriß.
