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physik artikel (Interpretation und charakterisierung)

Auswirkung des anstellwinkels auf auftrieb und widerstand


1. Atom
2. Motor

Wenn der Anstellwinkel vergrößert wird (max. bis zum Grenzschichtablösungspunkt), erhöhen sich Auftrieb und Widerstand entsprechend.
Bei kleineren Anstellwinkeln nimmt der Auftrieb mehr zu als der Widerstand, wird der Anstellwinkel jedoch über 10 Grad vergrößert, so wächst zwar der Auftrieb immer noch langsam weiter, aber auch der Widerstand nimmt erheblich zu.
Wird der Anstellwinkel größer, so wandert der Druckpunkt nach vorne, die Luftkraftresultierende greift weiter vorne an. Der Schwerpunkt des Flugzeugs, um den das Flugzeug ja seinen Bewegungen vollzieht, bleibt jedoch an seiner alten Stelle. Also versucht die Luftkraft, den Flügel vorne weiter aufzuheben, den Anstellwinkel weiter zu vergrößern. Bei kleiner werdenden Anstellwinkeln wandert der Druckpunkt nach hinten, die Luftkraft greift am Flügel weiter hinten an und versucht ihn dort noch weiter anzuheben, das heißt, sie will den Anstellwinkel noch mehr verringern. Solche Druckpunktwanderungen können von der Höhenflosse weitgehend ausgeglichen werden.
Der Prozeß des Abreißens der Strömung fängt in der Grenzschicht direkt über der Außenhaut an. Sie verläuft bis zum sog. Umschlagpunkt laminar, wird hinter diesem Punkt turbulent und strömt hinter dem Ablösepunkt als turbulente Strömung zurück (\"Rückströmung\"). Diese Rückströmung entsteht durch den Abfall des Unterdrucks zur Flügelhinterkante hin. Der statische Druck nimmt in diesem Bereich zu und erreicht am Profilende wieder den normalen atmosphärischen Druck. Deshalb verlangsamt sich hier die beschleunigte Luftströmung (auf der Oberseite), weil die Luftteilchen nicht mehr genügend kinetische Energie besitzen, um gegen den Druckanstieg anzukämpfen. Die Luft strömt nun dem Druckgefälle folgend nach vorne in Richtung Profilnase. So entsteht direkt an der Außenhaut des Profils innerhalb der nach hinten strömenden Grenzschicht die Rückströmung.

 
 

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