Ersterscheinung 06.06.2006
von J. Peter Apel
Die Drücke am Tragflügelprofil
Aerokinetische Luftkraft an Flächen entsteht, wenn Flächen Luft wegschieben bzw. nachsaugen.
Die dabei zu beschleunigenden Luftmassen wirken mit einer Reaktionskraft auf Grund
ihrer Trägheit zurück. Das erzeugt auf den Oberflächen Drücke. Am Tragflügel durch das
abwärts drücken durch die Unterseite überdruck, an der Oberseite durch runtersaugen
Unterdruck.
Der Verlauf dieser Drücke entlang eines Tragflügelprofils muß noch genau ermittelt
werden. Vorab wird in idealisierender Weise von konstanten Druck-Werten ausgegangen. Es
ergibt sich damit folgendes Bild:
Die tatsächlich gemessenen Druckverläufe über die Profillänge sehen jedoch
prinzipiel anders aus! Was ist da los?
Die von der Tragflügelunterseite nach unten gedrückte Luft weicht naturgemäß auch nach
vorn aus. Zusätzlich wird sie vom Unterdruck über dem Tragflügel noch angesaugt, so daß
eine Strömung von der Unterseite zur Oberseite um die Flügelnase herum entsteht. Es ist der
Profilwirbel. Dieser braucht zu seiner Entstehung nicht den Anfahrwirbel, der zwar
aus gemeinsamem Anlaß, aber trotzdem eigener Ursache entsteht.
Die Profilwirbelströmung ist eine reale. Es werden Luftteilchen aus ihrem zuvorigen
Zustand tatsächlich beschleunigt und zum Profilende auf der Flügeloberseite wieder
verzögert. Das hat nach den Gesetzen von Bernoulli Druckänderungen in der Profilwirbelströmung
zur Folge.
Diese, nur in der Profilwirbelströmung nach dem Bernoulli-Effekt tatsächlich
auftretenden gaskinetischen Druckänderungen überlagern sich mit den Drücken,
die zuvor(!) aus dem Vorgang der gewollten Luftkraftgewinnung nach dem
aerokinetischen Prinzip der Wirkung einer schiefen Ebene durch den Tragflügel
entstanden!
Das idealisierte Summenbild:
Erklärung:
Die bernoulliisch sich bildenden Drücke entstehen innerhalb des schon zuvor durch
den aerokinetischen Vorgang des Luftmasse wegdrückens/wegsaugens entstandenen Drücke.
Drücke innerhalb von Strömungen bilden sich grundsätzlich von hinten her aus. Der Endpunkt
der Profilwirbelströmung beim Einfließen in die freie Atmosphäre am Endpunkt des
Flügelprofils hat immer Atmosphärendruck. Wieviel Luft dahin fließt, bestimmt
sich in Folge des Verursachers der Strömung, hier dem überdruck unter dem Tragflügel, dem
Unterdruck über dem Flügel, der Beschleunigungszeit für die dadurch bewegte Luftmasse und
den auf dem Strömungsweg bestehenden Widerständen.
Das Endergebnis der überlagerung der aerokinetischen und gaskinetischen
Drücke ist, daß sich die bernoulliisch bildenden gaskinetischen Drücke mit ihren
positiven wie negativen Anteilen (schraffiert) bezogen auf die Druck`vorlage´ aus dem
aerokinetischen Effekt zu Null ausgleichen!
Die bernoulliisch entstehenden Drücke aus der Profilwirbelströmung (bei
Normalfluggeschwindigkeit um 10-20% der Fluggeschwindigkeit) haben keine Auswirkung auf die
Gesamtluftkraft. In der Auftriebskraftformel (siehe `Aerokinetische Grundformel´) bleiben
sie demzufolge unberücksichtigt. Im überschallflug kann es kein Ausweichen der Luft nach
vorn mehr geben, damit auch keinen Profilwirbel. Die Druckverteilung bildet sich dann
tatsächlich nach dem ersten idealisierten Bild aus.
Die in der Prandtlschen Tragflügeltheorie vollzogene Addition von Fahrtwind als fiktiver
Strömung aus dem Koordinatensystem des Flügels und der realen Profilwirbelwirbelströmung
aus dem Koordinatensystem der Luft ist einer der kapitalsten Fehler, der in der Physik
überhaupt begangen werden kann!
Mitursache für diesen Fehler ist neben dem unglücklicherweise daraus entstehenden
mathematisch `passenden´ Ergebnis auch, daß `Strömung´ nicht physikalisch definiert
wurde. Ein Verstoß gegen die Regeln der Physik, siehe `Regeln der Physik´. Wie
physikalische Größen müssen auch physikalische Begriffe definiert sein!
Das wie oft zufällig `passende´, technisch einigermaßen verwertbare Ergebnis aus
mathematischen Rechenkünsten trotz falscher Theorie ist wieder einmal Beweis dafür,
was Mathematik in der Physik für Unheil anrichtet.
Die Mathematik eines Geschehens ist nach Kenntnis ihres physikalischen Ursprungs
immer einfacher, verständlicher, genauer und überhaupt erst voraussagefähig.
Luftkraft wie Auftrieb hängt ausschließlich vom aerokinetischen Vorgang ab,
nicht vom auch am Tragflügel sekundär vorhandenen bernoulliisch gaskinetischen!
flugtheorie.de