Warum wird fliegen immer mit dem Bernoulli-Effekt erklärt?

du bist nicht eingeloggt · Gast

Warum wird bei so vielen Erklärungen wieso Flugzeuge fliegen der Bernoulli-Effekt so groß hervorgehoben? Im Prinzip ist das meiste doch einfach nur klassische Mechanik. Wenn die Luft, beim Starten auf einen schräg gestellten Flügel trifft, wird einfach ein Teil davon nach unten gedrückt und das erzeugt eine Gegenkraft nach oben.
Wenn der Bernoulli-Effekt so groß wäre, dass er hauptsächtlich für die Überwindung der Schwerkraft verantwortlich wäre, würde sich ja jedes Flugzeug das senkrecht nach oben oder unten fliegt extrem in Richtung Flügeloberseite bewegen. Flugzeuge bewegen sich beim Sturzflug aber hauptsächlich in Richtung Nase und nicht in Richtung Flügeloberseite.

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 5869 Wohnort: jwd

Die Tragflügeltheorie ist nicht einfache Mechanik nach dem Motto: Man zerlegt die auf eine schräg gehaltene Postkarte durch Anströmung wirkenden Kräfte und schon ist der Auftrieb geklärt.

Zur Erklärung des Auftriebs durch angeströmten Tragflächen gibt es verschiedene Erklärungsmodelle. Eines davon ist der Ansatz nach Bernoulli, der den Auftrieb bei Geschwindigkeiten << Schallgeschwindigkeit beschreibt.

Es wird nicht die Ursache des Auftriebs beschrieben, sondern nur der Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit und Druck ausserhalb der Grenzschicht.

borromeus · Anmeldungsdatum: 29.12.2014 Beiträge: 509

du bist nicht eingeloggt · Gast

Wieviel Prozent des Auftriebs sollen den durch Bernoulli oder irgendwelche anderen Druckunterschiedseffekte kommen?

Selbst wenn der Pilot durch das Höhenruder dafür sorgt, dass die Maschine nicht in den Gleitflug geht, müsste sie mit fast einem g in Richtung Flügeloberseite gedrückt werden, wenn irgendwelche Effekte wie Bernoulli hauptsächlich für den Auftrieb verantwortlich wären.

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Ich verstehe Deine Logik nicht: Fakt ist, dass die Tragfläche wohl das Flugzeug tragen kann, wenn es im ganz normalen Flug ist, also waagerecht und so. Egal woher diese Kraft kommt, sie ist offensichtlich vorhanden.
Jetzt sagst Du, wenn das Flugzeug einen Sturzflug macht und deshalb senkrecht nach unten "fliegt", dann müsste es ja auch diese Kraft nach "oben" (vom Flugzeug aus gesehen) erfahren und deshalb schräg fallen.
Soweit so gut. Jetzt sagst Du aber, weil es eben auch senkrecht nach unten fallen kann, könne der Auftrieb nicht viel mit Bernoulli zu tun haben... Hä? warum fällt es dann nicht auch schräg, wenn irgendeine andere Kraft dabei so wirkt, wie sie es offenbar ja bei normaler Fluglage tut, nämlich vom Flugzeug aus gesehen nach oben?
Ist da nicht schon Deine Logik irgenwie grundlegend falsch?

Generell denke ich, es ist falsch, mit Deiner "Prozent"-Denke. Mal ein anderes Beispiel: Manche Dinge kann man mit solchen Bilanzgleichungen aus Erhaltungssätzen erklären (z. B. Energie- oder Impulserhaltung), aber auch, indem man schaut, wo welche Kräfte wirken und mit den Newtonschen Grundgleichungen arbeitet. Ersteres gibt teilweise die gleichen Antworten, wie letzteres, teilweise aber auf einfachere Art, anderes Dinge erklärt aber vielleicht nur die eine oder andere Betrachtung und für wieder anderes muss man vielleicht beides berücksichtigen, um eine Antwort zu bekommen. Da kann man dann auch nicht sagen: Wieviel Prozent macht die Energieerhaltung und wieviel die Newtonsche Gleichungen?

Die Gesamtkraft, die die Luft auf die Tragfläche ausübt, ist natürlich das Integral Oberflächenelement mal Druck an der entsprechenden Stelle. Wenn man also aus der Strömung es schafft, den Durck an jedem Flächenelement berechnen zu können, kennt man auch die Gesamtkraft auf den Flügel. Allerdings auch noch, wo diese angreift, welche Teile der Flügeloberfläche wie belastet werden, man kann sich überlegen, wie das mit der Vereisung an kalten Wintertagen so ist (also wo die Tragfläche am ehesten Eis bilden könnte) und so weiter. Aber man kann natürlich auch den Auftrieb daraus berechnen, aber auch den Luftwiderstand usw.
Wenn man nur die Impulserhaltung hernimmt und betrachtet: Die Luft hat vorher einen Impuls von 0, nachher einen (zumindest teilweise) nach unten gerichteten, das ist die Impulsänderung, die das Flugzeug nach oben mitbekommen haben muss und das alleine deshalb, weil es die Luftmassen nach unten drückt, dann ist das natürlich auch korrekt und man kann daraus sicherlich auch dinge schließen, teilweise ähnliche wie bei der komplizierten Strömungsbetrachtung, teilweise aber auch einige andere, viele kann man damit alleine aber auch nicht lösen.
Du kannst nicht fragen, wieviel Prozent macht das eine, wieviel das andere. Beide beschreiben 100%.

Ich denke, wichtig bei der Tragfläche ist erstmal, dass es möglichst wenig Verwirbelungen gibt, die Strömung also einigermaßen laminar ist (im normalen Flug zumindest). Dafür brauche ich wohl eine solche Flügelform. Folge ist: Viel Auftrieb bei relativ geringem Luftwiderstand. Wenn man den Flügel so formt, wird die Luft "passend" schneller auf der Oberseite und deshalb gibt es dort einen niedrigeren Druck, eben den erwähnten Effekt. Das erklärt natürlich noch nicht alleine, dass es auch auf der Unterseite einen höheren Druck gibt.
Ich weiß nicht genau, ob man Ursache und Wirkung irgendwie vertauscht, wenn man sagt, dass der Bernoulli-Effekt für den Auftrieb verantwortlich ist oder nicht. Finde aber, das ist zumindest eine valide Beschreibung, die die Druckverteilung auf der Tragflächenoberfläche erklärt.

Gruß
Marco

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 5869 Wohnort: jwd

GaiusIulius · Anmeldungsdatum: 10.07.2020 Beiträge: 1

Hallo Jörg,

auch wenn der Post schon etwas älter ist, versuche ich es Euch näherzubringen.

Da die Stromlinien an der Flügeloberseite dichter beeinander sind und somit man vereinfacht auf die Kontinuitätsgleichung zurückgreifen kann, müssen mehr Luftpakete in der selben Zeit durch die selbe Querschnittsfläche. Daraus resultiert eine größere Geschwindigkeit, was sich auch in der Zunahme des Staudrucks ergibt.

Um dem Bernoulli-Gesetz zu entsprechen, muss der statische Druck abnehmen, wodurch man der Flügeloberseite ein "Tiefdruckgebiet" zuordnen kann.

Die Druckverhältnisse weiter überhalb der Flügeloberseite sind anders. Der statische Druck ist dort größer, da die Luftpakete dort nicht extern beeinflusst("Hochdruckgebiet"). Um den Druckunterschied auszugleichen, entsteht eine Strömung in Richtung auf die Oberseite des Flügels (H zu T). Die Luft "haftet" somit am Flügel.

Viele Grüße,

Julian