Der `Freiluft-Kolben´
Stand 11.04.2004
Das ursächliche Wirkprinzip zwischen Fläche und Luft
The causal effect principle between surface and air
Luft läßt sich nur senkrecht zur Richtung einer Fläche bewegen. Mit einem Fächer wird das so gehandhabt.
In der Technik sind solche Hin- und Herbewegungen, wie sie auch Vögel und Insekten mit ihren Flügeln machen,
nicht sinnvoll. Technische Geräte bevorzugen gleichförmige Bewegungen, die keine Unwuchten hervorrufen,
wie sie etwa beim Flügelschlagen entstehen würden.
Zur Gewinnung der zum Fliegen benötigten Luftkraft an einer starren Fläche benötigt diese gegenüber der
Richtung ihrer notwendigen Vorwärtsbewegung eine Anstellung. Wie die Luft dabei beeinflußt wird, wird in
folgendem `animated gif´ im Prinzip dargestellt:
Luftbewegungen werden nur in dem Ausschnitt der Sichtblende angezeigt. Sie entsprechen denen, die im
Kapitel `Der Durchflug´ durch die Windfahnen angezeigt sind. Die Pfeile zeichnen die Richtung der Bewegungen
der Luftteilchen und gehen mit diesen mit. Die Sichtblende hat die Aufgabe, die für den aerokinetischen Prozeß
nur als Voraussetzung dienende Vorwärtsbewegung auszublenden. Die Vorwärtsbewegung hat ebenso wie die
fiktive `Strömung´ Fahrtwind keine ursächliche kräftephysikalische Wirkung. Dieses Schaubild gilt ebenso für die
Einzelfläche eines Flugzeuges wie für die Schaufeln in einem Gebläse, die endlos hintereinander folgen.
Das aerokinetische Wirk-Geschehen zwischen Fläche und Luft ist prinzipiell vergleichbar mit dem in einer
Kolbenmaschine: die Unterfläche eines doppelt wirkenden `Kolbens´ drückt Luft nach unten, die Oberseite
saugt gleichzeitig Luft von oben an. Der `Kolben´ in der Aerokinetik ist das Stück eines Flügelprofils, das in
einem örtlichen Bereich eine Absenkbewegung vollführt. Der Sichtausschnitt in der Blende kann als Zylinder
angesehen werden und zeigt darin den Vorgang der Luftbewegung durch den Flächen`kolben´. Um den Vergleich
zu einem Kolben plastischer zu machen, ist das Flächenstück im `Zylinder´ dicker gezeichnet.
Der Flächenabschnitt im Fenster drückt und saugt als `Kolben´ mit seiner Abwärtsbewegung Luft nach unten,
ohne daß diese merkt, daß sich dabei die obere und untere `Kolben´oberfläche seitlich verschieben.
Zwischen Kolben(Flächen)-Oberfläche und Luft bildet sich durch die Reibung zur Flächenoberfläche und etwas
weitergehend durch die innereReibung eines Gases eine dünne Grenzschicht, die aber wie eine Gleitschicht wirkt
und die schnelle Bewegung in Flächenrichtung von der im Vergleich dazu doch eher langsamen, aber
wirkenden(!) Bewegung in der Flächensenkrechten trennt.
Bei einem Gas ohne innere Reibung fände der Vorgang genau so statt. Bei einem Gas mit sehr sehr großer
innerer Reibung würde dieses mit der Fläche in ihrer Bewegungsrichtung mitgenommen werden. Ein abwärts
Drücken von Gas nach dem Kolben-Prinzip über die Wirkung des entlang Gleitens an einer schiefen Ebene
wäre dann nicht mehr möglich.
Insekten und Vögel bewegen die Luft durch `Freiluft-Kolbenschläge´ auch ohne eine Vorwärtsbewegung durch
direktes abwärts Schlagen auf der Stelle. Das zeigt zusätzich, daß die Vorwärtsbewegung für eine angestellte
`starre´ Fläche zwar notwendig, aber nur Mittel zum Zweck ist und kein ursächlich beteiligter Parameter zur
Entstehung der Luftkräfte.
Die Bewegung einer Fläche in ihrer Richtung hat keinerlei Einfluß auf aerokinetische Kräfte: diese werden
ausschließlich durch die Bewegung der Fläche in ihrer Senkrechten erzeugt.
Das aerokinetische Geschehen ist, wie im Fenster zu sehen, ein zur Fläche senkrechtes. Alle Bewegungen
in Richtung der Flächenebene (Fluggeschwindigkeit und Fahrtwindgeschwindigkeit), haben keinen kräftephysikalischen
Zusammenhang für aerokinetische Geschehnisse und sind damit als Denkbasis ungeeignet.
Für die Aerokinetik kann der kraftentstehende Vorgang als `Kolben-Effekt´ bezeichnet werden: Luft wird von
einer Fläche in deren Senkrechten mit ihrer Vorderseite weggedrückt und der Rückseite angesaugt. Die dadurch
entstehende Kraft ist die Luftkraft. Luftkraft entsteht weder aus dem Bernoulli-Effekt, dem Magnus-Effekt,
dem Coanda-Effekt noch Kombinationen daraus, sondern ausschließlich aus dem `Kolben-Effekt´.
Die Berechnung der Luftkraft nach diesem Grund-Prinzip erfolgt im Kapitel `Aerokinetische Grundformel´.