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Die Funktion des Anstellwinkels
Es gibt viele Arten Flügel: herkömmliche, symmetrische, üblich für Rückenflug, die frühen Doppeldeckerflügel, die wie umhüllte Bretter aussahen und sogar die sprichwörtlichen 'Scheunentore'. In allen Fällen zwingt der Flügel die Luft nach unten oder genauer gesagt, zieht Luft von oben nach unten. Was alle diese Flügel gemeinsam haben, ist ein Anstellwinkel in Bezug auf die anströmende Luft. Es ist dieser Anstellwinkel, der den primären Parameter für Auftrieb darstellt. Der Auftrieb des Flügels im Rückenflug kann durch seinen Anstellwinkel erklärt werden, trotz offensichtlichem Widerspruch zur populären Erklärung, welche das Bernoulli-Prinzip zu Hilfe nimmt. Ein Pilot reguliert den Anstellwinkel, um den Auftrieb mit der Geschwindigkeit und der Last in Einklang zu bringen. Die populäre Erklärung des Auftriebs, die sich auf die Form des Flügels konzentriert, ermöglicht dem Piloten nur, mit der Geschwindigkeit den Auftrieb zu regulieren.
Um die Rolle des Anstellwinkels besser zu verstehen, ist es nützlich, den Begriff ‘effektiver Anstellwinkel’ einzuführen, der so definiert wird, dass der Winkel des Flügels zur anströmenden Luft, wenn er keinen Auftrieb erzeugt, mit null Grad angenommen wird. Wenn man dann den Anstellwinkel nach oben oder unten ändert, wird man feststellen, dass der Auftrieb zu diesem Winkel proportional ist. Abbildung 9 zeigt den Koeffizienten des Auftriebs (Auftrieb entsprechend der Größe des Flügels) für einen typischen Flügel als Funktion des effektiven Anstellwinkels. Eine ähnliche Abhängigkeit des Auftriebs vom Anstellwinkel findet man bei allen Flügeln vor, unabhängig von ihrem Design. Dies gilt für den Flügel einer 747 genau so wie für ein ‘Scheunentor’. Die Rolle des Anstellwinkels ist für das Verständnis des Auftriebs wichtiger als die Details der Form der Tragfläche.
Abbildung 9: Typischerweise beginnt der Auftrieb bei einem Anstellwinkel von etwa 15 Grad abzunehmen. Die erforderlichen Kräfte zur Umlenkung der Luft mit einem derartig steilen Winkel sind größer als die von der Viskosität beigesteuerten Kräfte, und die Luft beginnt sich vom Flügel abzulösen. Diese Ablösung der Strömung von der Oberseite des Flügels nennt man Strömungsabriss.
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