Wissen Sie, warum Flugzeuge fliegen?
Verschiedenes / / November 15, 2023
Grundlagen der Aerodynamik kurz und bündig.
Flugzeuge ermöglichen es der Menschheit, in kurzer Zeit weite Strecken zurückzulegen. Ohne sie würde jede dieser Reisen zu einer schwierigen Tortur werden. Und vielleicht haben Sie sich schon einmal gefragt: Warum fliegen Flugzeuge? Wie schaffen sie das überhaupt? Lass es uns herausfinden.
Im Allgemeinen ist die detaillierte Antwort auf diese Frage recht komplex, und die Wissenschaftler sind es immer noch streiten darüber, wie Aerodynamik genau funktioniert und wie man sich mit den Gesetzen von Newton, Bernoulli und der Navier-Stokes-Gleichung anfreundet. Aber allgemein lässt sich der Flug eines Geräts, das schwerer als Luft ist, wie folgt beschreiben.
In einem Flugzeug in der Luft Akt vier Grundkräfte: Gewicht, Auftrieb, Widerstand und Schub. Das Gewicht des Flugzeugs zieht es nach unten in Richtung Boden. Eine normale Boeing 747 hat es also Masse etwa 450 Tonnen - und das ist kein Drachen, der sich einfach nur durch den Wind heben lässt.
Die Zugkraft bewegt das Flugzeug vorwärts. Es entsteht durch die Motoren, mit denen es ausgestattet ist. Während des Fluges stößt das Schiff auf Widerstand aus der Umgebung: Luft verlangsamt seine Bewegung. Dank der stromlinienförmigen Form des Autos und der leistungsstarken Motoren wird dieser Aufprall jedoch neutralisiert.
Und schließlich ist es der Auftrieb, der es dem Raumschiff ermöglicht, in der Luft zu bleiben. Flugzeugflügel haben etwas Besonderes bilden - dies wird als „aerodynamisches Profil“ bezeichnet. Sie sind oben konvex und unten flacher.
Aufgrund der Struktur des Flügels wird die von oben anströmende Luft verdünnt, wodurch ein Unterdruck entsteht. Und unter dem Flügel hingegen wird es dichter, wodurch ein erhöhter Druck entsteht.
Der Unterschied dieser Indikatoren bestimmt die Auftriebskraft, die das Flugzeug in der Luft hält.
Um einen konstanten Luftstrom zu gewährleisten, muss das Flugzeug mithilfe seiner Triebwerke eine ausreichende Geschwindigkeit aufrechterhalten. Wenn sie ausgeschaltet sind, kann eine relativ leichte Maschine natürlich aufgrund der Trägheit noch einige Zeit gleiten, aber dann lässt der Druck unter dem Flügel nach und das Fahrzeug stürzt ab.
Demonstration, wie einströmende Luftströme aussehen, die sich von oben und unten um den Flügel eines Flugzeugs biegen. Video Universität Cambridge / YouTube
Das Flugzeug muss nicht nur in der Lage sein, sich vorwärts zu bewegen, während es am Himmel bleibt, sondern auch irgendwie an Höhe gewinnen, absteigen und wenden. Um dies zu erreichen, ist die Maschine mit verschiedenen Steuerflächen ausgestattet: Querruder an den Tragflächen sowie Höhen- und Seitenruder am Heck. Sie können nach Belieben rotieren Pilot - das heißt, den Anstellwinkel ändern.
Wenn Zunahme Durch den Anstellwinkel der Querruder und des Höhenruders fängt das Flugzeug an, mehr einströmende Luft zu sammeln, der Druck unter den Flügeln steigt und das Gerät hebt ab. Wenn Sie ihn reduzieren, sinkt auch der Druck von unten und das Auto beginnt zu sinken.
Wenn drehen Querruder und Seitenruder auf einer Seite des Flugzeugs nach oben und auf der anderen nach unten, dann beginnt ein Flügel des Flugzeugs mehr einströmende Luft zu sammeln und der andere weniger. Dadurch neigt sich das Auto nach rechts oder links und beginnt zu wenden. Die Drehwinkel eines Flugzeugs in der Luft werden „Roll“, „Pitch“ und „Yaw“ genannt.
Im Allgemeinen sind Sie jetzt mit den Grundlagen der Aerodynamik vertraut. Und wenn Sie das nächste Mal fliegen, werden Sie verstehen, welche Kräfte das Flugzeug am Himmel stützen.
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