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Wenn die
Tragflächen bzw. Rotorblätter mit der Profilvorderkante voraus, durch die Luft bewegt werden, erzeugen sie einen Auftrieb (eine Kraft nach oben). Ein Flächenflugzeug muss daher eine Mindestvorwärtsgeschwindigkeit, ein Hubschrauber eine
Mindestdrehzahl des Hauptrotors haben, damit der erzeugte Auftrieb größer wird
als das Luftfahrzeug schwer ist.
Warum
entsteht dieser Auftrieb?
Die
Tragfläche bzw. das Rotorblatt haben eine gewisse Form. Diese Form nennt man Profil.
Wenn Sie das Bild betrachten (Abb. 1), werden Sie feststellen, dass die Oberseite etwas
länger ist als die Unterseite.
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Abb. 1 |
Wenn die Tragfläche durch die Luft bewegt wird, so wird die Luft
geteilt. Die in der Luft enthaltenen Moleküle haben aber das Bestreben
beisammen zu sein. So müssen die oberen Luftmoleküle schneller als die
unteren und die unteren langsamer als die oberen sein.
Somit haben wir zwei Zustände:
beschleunigte Luft
gebremste Luft
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Die beschleunigte Luft erzeugt einen Unterdruck und saugt daher die Tragfläche
bzw. Rotorblatt an.
Die gebremste Luft erzeugt einen Überdruck und drückt daher die Tragfläche bzw.
Rotorblatt nach oben.
Die Summe der beiden Kräfte wird Auftrieb genannt.
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Abb. 2 |
Warum kann dann ein Flugzeug ohne
ersichtlichen Grund abstürzen?
Der Auftrieb kann nur solange erzeugt
werden, solange die Luftströmung mit ihren Luftmolekülen am Profil anliegt.
Denn das erzeugt ja den Geschwindigkeitsunterschied.
Diese Luftströmung liegt aber nur solange am
Profil an, solange das Profil in Vorwärtsrichtung und innerhalb einer
vorgeschriebenen Geschwindigkeit für dieses Profil, bewegt wird.
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Abb. 3 |
Wird dieser Geschwindigkeitsbereich unterschritten, so liegt die
Luftströmung wie in Abb. 2 nicht mehr am Profil an und das Flugzeug beginnt rasch zu sinken.
Durch das rasche Sinken verläuft die Luftströmung nicht mehr parallel zum
Profil und reißt ab. Das Abreißen der Luftströmung wird auch Abschmieren
genannt.
Besonders tragisch ist ein Strömungsabriss in geringer Höhe bei einem
Steigflug (Start). Der Strömungsabriss kann auch bei geringer
Vorwärtsgeschwindigkeit und plötzlich auftretendem Rückenwind vorkommen. |
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Abb. 4 |
Dieser Strömungsabriss betrifft nicht nur
die Tragfläche, sondern auch die darauf befindlichen Ruder und Klappen.
Das heißt, Ruder und Klappen sind wirkungslos und somit ist das Flugzeug
nicht mehr steuerbar. Sie können am Steuerknüppel tun was sie
wollen, es wird keine Reaktion geben.
Eine Ausnahme sind Kunstflugmaschinen.
Erstens sind sie so gebaut, dass sie sich bei zu geringer
Geschwindigkeit von alleine nach vorne neigen und somit Geschwindigkeit
aufnehmen, zweitens haben sie einen so starken Motor, der die
Übergangsphase zwischen steuerlos und steuerbar möglichst kurz hält.
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Nun wissen wir, warum ein Flugzeug
fliegt, aber wie können wir es steuern?
Zum Steuern haben wir Quer.-, Höhen.- und
Seitenruder.
Querruder: Bewegung um die Längsachse
(Links.- und Rechtsneigung)
Höhenruder: Bewegung um die Querachse
(Steig.- und Sinkflug)
Seitenruder: Bewegung um die
Hochachse
Durch die Bewegung der Ruder, wird das Profil (Länge
der Oberseite und Unterseite) verändert. Diese Profiländerung verändert den Auftrieb.
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Abb. 8
Auftrieb bleibt unverändert |
Abb. 9
Auftrieb wird vermindert, die Tragfläche sinkt. |
Abb.10
Auftrieb wird erhöht, die Tragfläche steigt |
Auch eine
Vereisung der Tragfläche kann das Profil verändern. Das ist manchmal die Ursache
bei Abstürzen im Winter mit erfahrenen Piloten . Dazu muss man unbedingt sagen,
dass vermutlich die Enteisungsanlage aus irgend einem Grund nicht richtig
funktionierte (Pumpe schadhaft, Enteisungsflüssigkeit leer, usw.).
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