Die Strömungsmechanik folgt eigenen Gesetzen. Wie man
heute weiß, bildet sich beim Flugzeugflügel eine
so genannte Zirkulationsströmung. Diese zirkuliert
um den Flügel herum, wobei sie an der Flügeloberfläche
schneller strömt als unten - nach der Formel von Bernoulli
entsteht also wieder Auftrieb und das Flugzeug fliegt.
Warum bildet sich die Zirkulationsströmung? Bewegt
sich der Flügel langsam, ist sie noch nicht vorhanden.
Die Luft, die direkt auf dem Flügel aufliegt, wird
durch Reibung gebremst. Wird das Flugzeug immer schneller,
kann diese Luft der Bewegung irgendwann nicht mehr folgen.
Sie löst sich deshalb an der Hinterkante des Flügels
von der Oberfläche. Die weiter außen liegende
Luft wird jedoch nicht gebremst, sie unterliegt nicht der
Reibung mit der Flügeloberfläche und folgt daher
der Bewegung um die hintere Flügelkante herum. Dadurch
bildet sich ein Wirbel, der so genannte Anfahrtswirbel.
Er ruft die Bildung eines Gegenwirbels hervor, daher bildet
sich ein Wirbel um den ganzen Flügel herum.
Durch
den Anfahrtswirbel bildet sich eine Umströmung des
Flügels - Auftrieb entsteht.
Mit
diesem Modell lässt sich auch der Geschwindigkeitsunterschied
ober- und unterhalb des Flügels erklären. Man
kann sich vorstellen, dass sich beide Strömungen addieren.
Zum einen gibt es die schon vorgestellte Strömung (siehe
Abschnitt Druckunterschiede / Bernoulli),
zum
anderen die Zirkulationsströmung. Beide zusammen sorgen
dafür, dass oberhalb des Flügels die Luft schneller
strömt und unterhalb des Flügels die Geschwindigkeit
sinkt. Und nach Bernoulli entsteht durch die verschiedenen
Geschwindigkeiten ein Druckunterschied, der wiederum den
Auftrieb verursacht.
Eine
detaillierte Darstellung der Zirkulationsströmung um
den Flugzeugflügel findet sich in dem Skript: "Wie
erklärt man das Fliegen in der Schule? Versuch einer
Analyse verschiedener Erklärungsmuster" von
Rita Wodzinski, Professorin für Didaktik der Physik
an der Gesamthochschule Kassel.
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