Der wirkliche Grund

So, warum fliegt ein Flugzeug nun wirklich? Welche Kraft hält das Ding in der Luft? Woher kommt die Kraft?

Die Fragen zeigen schon in die richtige Richtung. Wir suchen eine Kraft, die der Gravitation entgegen wirkt. Kandidaten gibt es viele, Magnetismus, elektrische Abstoßung, Zentrifugalkraft oder exotische Kräfte wie z.B. Korrioliskraft.
Aber so kompliziert müssen wir es uns gar nicht machen. Kann es nicht einfach der gleiche Mechanismus sein, der Hubschrauber und Raketen in der Luft hält?

NACA 2411 NACA 2411 Profil mit skizzierter Luftströmung. Die horizontal ankommende Luftstömung wird nach unten abgelenkt.

Die Theorie: Flugzeuge fallen nicht vom Himmel weil sie Luft nach unten beschleunigen (wie z.B. Hubschrauber). "Actio gleich Reactio" bedeutet in diesem Fall: Das Flugzeug erzeugt eine Kraft auf die Luft (und beschleunigt sie damit nach unten) und deshalb wirkt eine entgegengesetzte Kraft auf das Flugzeug.

Eine Rakete startet ganz nach Newton. Actio gleich Reactio. Unmengen heiße Gase werden mit unheimlicher Geschwindigkeit nach unten ausgestoßen.
Bei einem Flugzeug funktioniert es ähnlich. Der (angestellte) Flügel lenkt die von vorne kommende Luft nach unten ab. Bei einer Chessna die mit einer Reisegeschwindigkeit von 220 km/h flieg und einen Anstellwinkel von 5 Grad hat, wird die Luft mit etwa 18 km/h nach unten abgelenkt. Betrachtet man die Länge des Flügels und das Gewicht der Luft, so wird selbst bei einer vorsichtigen Rechnung etwa 5 Tonnen Luft verdrängt. Das ist das fünffache Gewicht des Flugzeugs.

Ich will hier übrigens nicht die "Tennisball Theorie des Auftriebes" unterstützen. Luftteilchen werden nicht nur einfach von der Tragflächen Unterseite reflektiert. In Wirklichkeit wird die Luftströmung durch Druckunterschiede, Zähigkeit und Impulserhaltung beeinflusst. Die ganze Sache endet in einer komplizierten Gleichung. Im Allgemeinen ist eine locker um die Tragfläche gezeichnete Strömung um einiges realistischer als das "dran, drauf, drüber" der Schulweißheit.

Nachtrag: Nach längerem Nachdenken lasse ich nun auch die Formulierung "die Tragfläche wird nach oben gesaugt" zu. Leider liegen auf diesem Weg auch viele Fallgruben in Form von falschen Vorstellungen. Z.B. sollte die umgebene Luft noch viel schneller nach oben gesaugt werden als die schwere Tragfläche. Ohne den Impuls der Luft (und damit Newton) zu betrachten kommt man hier nicht weiter.
Auch die Betrachtung von außen zeigt eine nach unten beschleunigte Luft, schließlich muss die Luft von der Oberseite ja irgendwo hin.


Last updated August 22 2012