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Eine physikalische Beschreibung von Auftrieb
Fast jeder heute ist schon mal in einem Flugzeug geflogen. Viele stellen die einfache Frage “Wie fliegt eigentlich ein Flugzeug?” Die Antwort ist häufig irreführend und oft sogar schlicht falsch. Wir hoffen, dass die Antworten, die hier gegeben werden, viele Missverständnisse über Auftrieb beseitigen und dass Sie unsere Erklärung übernehmen, wenn Sie anderen den Auftrieb erklären. Wir werden Ihnen zeigen, dass Auftrieb einfacher zu verstehen ist, wenn man mit Newton anstatt mit Bernoulli beginnt. Wir zeigen Ihnen auch, dass die populäre Erklärung, die den meisten von uns beigebracht wurde, bestenfalls irreführend ist und dass der Flügel Auftrieb erzeugt, indem er Luft nach unten leitet.
Lassen Sie uns beginnen, indem wir drei Beschreibungen des Auftriebs definieren, die allgemein in den Lehrbüchern und Übungshandbüchern verwendet werden. Die erste nennen wir die mathematische Aerodynamik-Beschreibung, die von den Luftfahrt-Ingenieuren verwendet wird. Diese Beschreibung verwendet komplizierte Mathematik und/oder Computersimulationen, um den Auftrieb eines Flügels zu errechnen. Es handelt sich um Entwurfs-Werkzeuge, die für die Berechnung des Auftriebs leistungsfähig sind, aber sie eignen sich nicht für ein intuitives Verständnis des Fluges.
Die zweite Beschreibung nennen wir die populäre Erklärung, die auf dem Bernoulli-Prinzip beruht. Der größte Vorteil dieser Beschreibung liegt darin, dass sie einfach zu verstehen ist und für viele Jahre unterrichtet wurde. Wegen ihrer Einfachheit wird sie verwendet, um den Auftrieb in den meisten Handbüchern für Flugtraining zu beschreiben. Der größte Nachteil besteht darin, dass sie auf dem 'Grundsatz der gleichen Durchgangszeiten' beruht, der falsch ist. Diese Beschreibung konzentriert sich auf die Form des Flügels und verhindert, dass man solche wichtigen Phänomene versteht wie Rückenflug, Leistung, Bodeneffekt und die Abhängigkeit des Auftriebs vom Anstellwinkel des Flügels.
Die dritte Erklärung, die wir hier bevorzugen, nennen wir die physikalische Beschreibung des Auftriebs. Diese Beschreibung basiert hauptsächlich auf Newtons Gesetzen. Die physikalische Beschreibung ist für das Verstehen des Fluges nützlich und allen zugänglich, die wissbegierig sind. Nur wenig Mathematik ist nötig, um viele Phänomene abzuschätzen, die mit dem Flug zusammen hängen. Diese Beschreibung ermöglicht ein klares, intuitives Verständnis solcher Phänomene wie Leistungskurve, Bodeneffekt und Strömungsabriss bei hohen Geschwindigkeiten. Allerdings besitzt die physikalische Beschreibung, anders als die mathematische Aerodynamik-Beschreibung, keine Design- oder Simulationsfähigkeiten.
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