Das Gerücht der geraden Unterseite

Falls das Gesetz von Bernoulli wirklich der Grund für den Auftrieb wäre, so sollten die wichtigsten Tragflächenprofile eine gerade Unterseite haben. Ja, die Luft sollte ja auf der Unterseite einen möglichst kurzen Weg haben oder?


Eppler 387 Die Druckverteilung an dem Profil Eppler 387 berechnet mit XFOIL. Der Anstellwinkel ist fünf Grad. Die roten Pfeile bedeuten einen Überdruck, die grünen einen Unterdruck.
Achtung: Die Druckverteilung sagt noch nichts über die Ursache aus!

In Wirklichkeit gibt es aber wenige Profile, die eine gerade Unterseite haben. Viel öfters ist die Unterseite geschwungen. Wie komme ich darauf? Einfach mal ein paar Bilder ansehen oder in Profil-Datenbank stöbern.

Es gibt eigentlich nur ein ernstzunehmendes Profil mit einer geraden Unterseite. Das sogenannte Clark Y. Dieses Profil wird sehr gerne bei Modellflugzeugen eingesetzt aber auch bei einer Menge "richtiger" Flugzeuge. Die gerade Unterseite (in Wirklichkeit ist sie nicht ganz flach) lässt sich sehr einfach bauen. Die meisten modernen Flugzeuge (Modell wie Real) haben allerdings neuere Profile drauf die eine bessere Leistung haben.


Eppler 387 Und hier das ganze nochmal bei minus zwei Grad Anstellwinkel. Obwohl das Profil gleich geblieben ist ergeben sich riesige änderungen. Der Überdruck an der Unterseite ist weg und übrigens auch der gesamte Auftrieb. Der Auftrieb hängt also größtenteils vom Anstellwinkel ab und nicht von irgendwelchen krummen Flächen.

Und nun höre ich schon Einwände: Das stimmt ja gar nicht. Die Profile haben trotz allem eine längere Ober- als Unterseite.
Also gut, für Ungläubige hier eine Liste von Flugzeugen mit den verwendeten Profilen. Wer Lust hat, der kann auch mal bei Anbietern von Modellflugzeugen (Graupner, ...) nachsehen. Oft sind die verwendeten Profile angegeben.
Und die Oberseite ist nur unwesentlich l&aumnl;nger. Ich habe mal die Schneiderippe von meinem RG15 nachgemessen. Die Oberseite ist 2% (zwei hundertstel) länger als die Unterseite. Die Profile sind übrigens aus der NASG Airfoil Database http://www.nasg.com/afdb/list-airfoil-e.phtml

Profil nach Kline-Fogelman

Kline-Fogleman Profil

Um 1973 wurde ein Profil von zwei Herren mit dem Namen Kline und Fogleman erfunden und patentiert. Bis jemand dieses Profil mal wirklich nachgemessen hat (Investigation of the Kline-Fogleman airfoil section for rotor blade applications (NASA-CR-141282)) galt es als Sensation. Nun fliegen tut es (auch ohne eine längere Oberseite) nur leider nicht so gut wie z.B. eine ebene Platte. Zitat: "From the scope of this test program it can be concluded that the stepped airfoil offers little or no advantages over the convantional airfoil or a flat plate, ..." (Im Rahmen dieses Test Programms kann zusammengefasst gesagt werden, dass ein abgestuftes Profil wenig oder keine Vorteile gegenüber einem konventionellem Profil oder einer flachen Platte hat)
Die an den Report angehängten Schaubilder zeigen auch sehr gut wieviel Auftrieb ein Profil mit einer längeren Unterseite (und ein flaches, und ein dreieckiges) hat.

Konvex, Konkav oder gerade?

Oft haben Profile eine etwas konvexe Unterseite. Am Ende steht das symmetrisches Profil, also ein Profil dessen Ober- und Unterseite genau gleich ist.
Diese Profile werden bei Kunst-Flugzeugen und Hubschraubern eingesetzt. Diese Profile fliegen auf dem Rücken nämlich genau so gut, wie auf dem Bauch. Und sie fliegen!
Leider ist die Leistung nicht ganz so gut, wie die von nicht-symmetrischen Profilen (wir reden hier vom Prozentbereich) und deshalb werden sie bei normalen Flugzeugen nicht eingesetzt.

Und das kann man noch weiter auf die Spitze treiben, mit einer flachen Platte.
Diese Profile werden bei den sogenannten Shock-flyern eingesetzt. Das sind kleine Modelle die aus Dämplatten zusammen gesteckt werden. Wir reden hier von einer drei Millimeter dicken Schaumstoff Platte. Und die Dinger fliegen, d.h. die Luftschraube treibt sie nach vorne und er Flügel hält sie in der Luft. Nochmal, dass sind keine Papierflieger sondern Teile mit über 150 Gramm.

Am anderen Ende sind die Profile mit einer konkaven Unterseite. Sie leiten die Luftströmung viel aggressiver um, haben deshalb auch einen höheren Luftwiderstand. Deshalb setzt man solche Profile bei langsamen Flugzeugen oder auch bei Luftschrauben ein. Auch große Passagierflugzeuge haben solch ein Profil, allerdings nur bei der Landung, nachdem sie die Wölbklappen nach unten gefahren haben. Wer kann danach noch zweifelt, dass Tragflächen die Luft nach unten leiten sollen.


Last updated March 29 2013