Warum fliegt ein Flugzeug?

Flugzeuge sind Bestandteil unseres alltäglichen Lebens geworden. So alltäglich, dass wir uns kaum noch darüber Gedanken machen, warum sie eigentlich fliegen. Wie kann es sein, dass sich ein tonnenschweres Verkehrsflugzeug scheinbar mühelos durch die Luft bewegt und nicht vom Himmel fällt? Die Antwort hierauf liegt im Zusammenspiel der vier Kräfte Widerstand, Schub, Gewichtskraft und Auftrieb. Betrachten wir diese Kräfte nun im Detail:
Der (Luft-)Widerstand entsteht, sobald ein Körper durch die Luft bewegt wird und nimmt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zu. Verdoppelt sich also die Geschwindigkeit, so vervierfacht sich der Widerstand. Des Weiteren hängt er von der Form und Größe der in der Strömung liegenden Fläche ab.
Um den Widerstand überwinden zu können, wird nun eine Kraft benötigt, die diesem entgegenwirkt: der Schub. Dieser wird durch ein oder mehrere Triebwerke erzeugt. Wird nun der Schub erhöht, so beschleunigt das Flugzeug so lange, bis Schub und Widerstand im Gleichgewicht sind. Umgekehrt lässt sich sagen, dass das Flugzeug langsamer wird, wenn bei gleichbleibendem Schub der Widerstand erhöht wird (beispielsweise durch das Ausfahren des Fahrwerks).
Mit steigender Geschwindigkeit kommt nun eine weitere Kraft ins Spiel: der Auftrieb. Die Kräfte des Auftriebs bestehen zu circa einem Drittel aus Sogkräften, die auf der Tragflächenoberseite wirken und einem Drittel aus Druckkräften, die auf der Tragflächenunterseite wirken. Er entsteht, sobald die Luftströmung die Tragflächen umströmt. Wie der Widerstand, so ist auch der Auftrieb von der Form und Größe der in der Strömung liegenden Fläche abhängig und steigt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit an. Jeder Flugzeughersteller ist daher bemüht, Tragflächen zu entwickeln, die bei minimalem Widerstand maximalen Auftrieb erzeugen. Dies wird durch eine Formgebung des Flügelquerschnitts erreicht, die in etwa einem gestreckten Tropfen ähnelt.
Dem Auftrieb entgegen wirkt nun die letzte Kraft: die Gewichtskraft. Diese entsteht durch die auf die Masse des Flugzeugs wirkende Erdanziehungskraft. Ist der Auftrieb nun größer als die Gewichtskraft, so beginnt das Flugzeug zu steigen, ist er kleiner, so beginnt es zu sinken.
Nur ein perfektes Zusammenspiel all dieser Kräfte ermöglicht es uns, in den Urlaub zu fliegen und die Welt von oben betrachten zu können.

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