Hubschrauberwind?

Wissenschaft Physik
#1

Hallo!

Ich mache mir schon seit langem Gedanken darüber, wieso ein Hubschrauber wie ein Fön Luft nach unten durchpustet. Um mein Problem klar zu machen, vergleiche ich ihn mal mit einem Ventilator.

„Die Luft wird durch eine Luftschraube […] bewegt.“ (Wikipedia, Ventilator)

Dass der Ventilator Luft von der einen auf die andere Seite transportiert, leuchtet mir ein. Wenn man einen Ventilator mit ausreichender Leistung auf den Boden legen würde (Strömungsrichtung senkrecht zum Boden), stiege er hoch.
Die Ursache dafür ist der Rückstoß.

Und jetzt zum eigentlichen Problem:
„Die Drehflügel, Rotoren genannt, wirken wie drehende Tragflächen, daher gehören Hubschrauber auch zu den Drehflügelflugzeugen.“ (Wikipedia, Hubschrauber)

Der Hubschrauber steigt auf, weil er an seinen Tragflächen einen dynamischen Auftrieb erzeugt. Trotzdem transportiert er Luft von oben nach unten.

Nun meine Fragen:
-Was würde passieren, wenn man anstatt der üblichen Hubschrauberflügel Ventilatorflügel verwenden würde?
-Wieso pustet der Hubschrauber so viel Luft nach unten?
eigentlich die gleiche Frage ist:
-Transportiert auch ein Flugzeugflügel luft von oben nach unten?
-Für mich sind dynamischer Auftrieb und Rückstoß verschiedene Dinge, die vollkommen anderen Ursprungs sind. Ist das wirklich so?

Danke schonmal!,
Paul

#2

-Was würde passieren, wenn man anstatt der üblichen
Hubschrauberflügel Ventilatorflügel verwenden würde?

Dann bräuchte der Hubschrauber eine viel höhere Leistung zum Abheben, weil die Ventilatorflügel einen höheren Strömungswiderstand haben.

-Wieso pustet der Hubschrauber so viel Luft nach unten?

Weil die Luft an den rotierenden Flügeln nach unten umgelenkt wird. Anders würde ja kein dynamischer Auftrieb entstehen.

-Transportiert auch ein Flugzeugflügel luft von oben nach
unten?

Ja.

-Für mich sind dynamischer Auftrieb und Rückstoß verschiedene
Dinge, die vollkommen anderen Ursprungs sind. Ist das wirklich
so?

Das kommt darauf an, wie Du „Rückstoß“ definierst. Man kann ihn durchaus so allgemein fassen, daß auch der dynamische Auftrieb darunter fällt.

#3

Hi Paul,

kurz gesagt:

  • ein Rotorblatt des Hubschraubers ist von der Form her ähnlich einem Tragflügel beim Flugzeug. d.h. auf der Oberseite gewölbt und auf der Unterseite gerade.
  • die Rotation des Blattes beim Hubschrauber kommt einem Tragflügel gleich, der sich mit hoher Geschwindigkeit in der Luft fortbewegt (wie beim Flugzeug)
  • durch die Geschwindigkeit entsteht eine Luftströmung an der Ober- und Unterseite des Rotors bzw. Tragflügels.
  • durch diese Strömung entsteht auf der Unterseite ein Überdruck (das ist das, was der Hubschrauber „wegbläst“ (und hochdrückt) und ebenso auf der Oberseite ein Unterdruck, was den Hubschrauber „hochzieht“

das wars…

Gruß,

Alex

#4

Hi,

wie kommst du darauf, dass ein Flugzeugflügel Luft nach unten „transportiert“? Das stimmt nämlich nicht! Es entsteht lediglich ein Überdruck an der Unterseite der Tragfläche. Thats it!

Gruß,

Alex

#5

wie kommst du darauf, dass ein Flugzeugflügel Luft nach unten
„transportiert“? Das stimmt nämlich nicht! Es entsteht
lediglich ein Überdruck an der Unterseite der Tragfläche.
Thats it!

Aha, und welche Wirkung hat der Überdruck wohl auf die darunter liegende Luft?

Eiegentlich muß man nur das dritte newtonsche Axiom bemühen, um zu sehen, daß die Luft unter und über dem Flügen nach unten beschleunigt wird. Der statische Auftrieb ist so gering, daß man ihn dabei getrost vernachlässigen kann.

#6

Eiegentlich muß man nur das dritte newtonsche Axiom bemühen,
um zu sehen, daß die Luft unter und über dem Flügen nach unten
beschleunigt wird.

Schön, daß wir ausnahmsweise einig sind :wink:

Ein Flügel, der Auftrieb erzeugt, erzeugt auch einen Abwind. Ein Flügel, der Abtrieb erzeugt, erzeugt auch Aufwind.

Bestens zu sehen bei Fernsehbildern von z. B. bei voller Geschwindigkeit lebenaushauchenden Formel-1-Motoren. Der durch Rauch visualisierte Luftstrom von und am Heckflügel weist recht genau himmelwärts. Also in Gegenrichtung zum erzeugten Abtrieb.

MfG

C.

#7

Gut,

ich bin davon ausgegangen, dass du meinst, die Luft oberhalb des Tragflügels würde nach unten „geschaufelt“ werden. Das der Überdruck sich auch auf die umliegende Luft auswirkt ist klar.

Dann sind wir uns ja einig.

Gruß,

Alex

#8

ich bin davon ausgegangen, dass du meinst, die Luft oberhalb
des Tragflügels würde nach unten „geschaufelt“ werden. Das der
Überdruck sich auch auf die umliegende Luft auswirkt ist klar.

Auch der Unterdruck auf der Flügeloberseite wirkt sich auf die umliegende Luft aus. Er sorgt dafür, daß Luft auf der Oberseite des Flügels abwärts beschleunigt wird. Ein Teil dieser Luft strömt hinter dem Flügel nach unten. Wenn dann, wie bei einem Drehflügler, ein weiterer Flügel vorbei kommt, dann befindet sich diese Luft, bereits unter dem Flügel und wird durch den dort herrschen Überdruck weiter nach unten gepreßt. Dahinter strömt dann weitere Luft von der Oberseite nach unten usw. Insofern schaufeln die Flügel also tatsächlich Luft nach unten.

#9

Quatsch?
Quatsch!
An der Flügeloberseite wird die Luft beschleunigt, an der Flügel unterseite wird sie verlangsamt, d.h. der zurücklegende Weg wird vergrössert. Dadurch entsteht ein Druckgefälle zwischen Flügelober und unterseite. Unterhalb des Flügels ist dadur der Druck etwas höher als oberhalb des Flügels, was den Aufwind bewirkt. So das ist mal das generelle Flügelprinzip von jedem Propeller oder Passagier und Frachtflugzeug. Auch der Axial Ventilator beruht auf diesem Prinzip, der Radialventilator funktioniert dann aber etwas anders.
Nun zurück zum Helikopter unserer Rotations und Rüttelkiste. Beim Helikopter wird jeweils die Steilheit der Flügelblatter dur die Taumelscheibe bestimmt. es gibt folgende Zustände:
Senkrechtes Abheben/ Starten Die Rotorstellung bleibt konstannt schräg bei etwa 7°
Vorwärts Fliegen: Auf dem Rotorweg von vorne nach Hinten wird der Rotor angestellt, kommt der Flügel von hinten nach vorne, so ist er flach oder zumindest in einem wesentlich kleineren Winkel angestellt.
Rückwärtsflug, sofern möglich:
Alles entgegen gesetzt dem vorwärtsflug, Rotor ist von hinten nach vorne in schräger stellung
Absenken:
Die Rotorenstellung ist wie beim starten, einbfach nicht so steil.
Zusätzliches:
Der Hechrotor dient um das Drehmoment, welches am Hauptrotor entsteht aufzufangen. Die Hechrotorblätter können auch im Winkel verstellt werden.

Grüsse Sebastian

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#10

Naja!
Ein Flügel, der Abtrieb erzeugt, erzeugt auch Aufwind.
Grundlegend schon richtig, aber nicht im Zusammenhang mit dem Helikopter.

Ich will doch den Helikopter nicht mit 300km/h und mehr beim abstieg in den Boden befördern! Es gibt keinen Aufwind, die Rotorenstellung ist einfach weniger steil (unter 7°) und daher überwiegt das Gewicht des Helikopters. Und so wird dieser kontrolliert zu Boden gebracht. Wenn ein Helikopter Landet, dann ist es in etwa gleich wie wenn er startet.

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#11

Ein Flügel, der Auftrieb erzeugt, erzeugt auch einen Abwind.
Ein Flügel, der Abtrieb erzeugt, erzeugt auch Aufwind.

Ein Flügel, der Abtrieb erzeugt, erzeugt auch Aufwind.
Grundlegend schon richtig, aber nicht im Zusammenhang mit dem
Helikopter.

Nun, die Hubschrauber sind nicht die einzigen Geräte, die wieauchimmer geartete (feststehende, oder rotierende) Flügel benutzen.

Der allgemeine und nicht hubschrauberfixierte Bezug meiner Aussage wurde schon am Beispiel aus Formel 1 deutlich genug.

Ich will doch den Helikopter nicht mit 300km/h und mehr beim
abstieg in den Boden befördern!

Unterschiebe mir keine Aussagen, die ich nicht gemacht habe.

MfG

C.

#12

Auch der Unterdruck auf der Flügeloberseite wirkt sich auf die
umliegende Luft aus. Er sorgt dafür, daß Luft auf der
Oberseite des Flügels abwärts beschleunigt wird. Ein Teil
dieser Luft strömt hinter dem Flügel nach unten. Wenn dann,
wie bei einem Drehflügler, ein weiterer Flügel vorbei kommt,
dann befindet sich diese Luft, bereits unter dem Flügel und
wird durch den dort herrschen Überdruck weiter nach unten
gepreßt. Dahinter strömt dann weitere Luft von der Oberseite
nach unten usw. Insofern schaufeln die Flügel also tatsächlich
Luft nach unten.

An der Flügeloberseite wird die Luft beschleunigt, an der
Flügel unterseite wird sie verlangsamt, d.h. der zurücklegende
Weg wird vergrössert. Dadurch entsteht ein Druckgefälle
zwischen Flügelober und unterseite. Unterhalb des Flügels ist
dadur der Druck etwas höher als oberhalb des Flügels, was den
Aufwind bewirkt.

Und diese Druckdifferenzen führen zu der von mir beschriebenen vertikalen Luftbewegung. Wenn Du tatsächlich der Meinung bist, daß die Luft am Flügel nicht nach unten beschleunigt wird, dann erlär’ doch mal, wie der dynamische Auftrieb in diesem Fall mit den newtonschen Axiomen vereinbar sein soll, oder woher die abwärts gerichtete Luftströmung unter dem Rotor eines Drehflüglers kommt.

#13

An der Flügeloberseite wird die Luft beschleunigt, an der
Flügel unterseite wird sie verlangsamt, d.h. der zurücklegende
Weg wird vergrössert. Dadurch entsteht ein Druckgefälle
zwischen Flügelober und unterseite. Unterhalb des Flügels ist
dadur der Druck etwas höher als oberhalb des Flügels, was den
Aufwind bewirkt.

Und diese Druckdifferenzen führen zu der von mir beschriebenen
vertikalen Luftbewegung.

Genau meine Meinung! Letzten Endes steht das Fluggerät (schwerer als Luft) auf der Gassäule unter ihm. Dies gilt genau so für die Rakete.
Die Beschleunigung der Gasmassen nach unten F = m * a bewirkt die Auftriebskraft F.
Gruß Hypatia