Druckpolster, Druckdefizit, Zirkulation, Wirbel
Durch das Beschleunigen von Luft bilden sich um das Flügelprofil Druckbereiche
(höheren und niedrigeren Drucks). Das Bilden und Auflösen ist ein fortlaufender
Prozess. Die Druckbereiche entstehen und verorten sich mit der Geschwindigkeit
des Fluggeräts. Druckbereiche
haben durch die Viskosität der Luft praktisch eine endliche Größe. Beispiel
Flügelunterseite: Luftteilchen prallen vom Flügel ab, geben ihren Impuls an
Nachbarluftteilchen weiter bis irgendwann die Impulsweiterleitung im Randbereich
des "Druckpolsters" vernachlässigbar klein geworden ist.
Immer in Hinblick auf das Wesen des Luftdrucks (Impulse der Luftmoleküle - Impulsfluß -
Druckgradient) kann man vereinfacht die Bereiche verschiedenen Luftdrucks in
"Druckpolster" (Überdruck), "Druckdefizit" (Unterdruck) und in statischen
Luftdruck unterteilen. "Druckpolster" und "Druckdefizit" sind lediglich
sprachliche Hilfskonstruktionen um ein plakatives Bild zu haben. Im Besonderen
vereinfacht es die Darstellung der Druckverteilung wie in "Rund um's
Flügelprofil) geschrieben.
Foto: DLR Wirbelschleppe |
Ein Wort zu Zirkulation und Wirbel: Diese kommen beim Fliegen in allen Größen
und verschiedenen Ausprägungen vor. Sehr eindrucksvoll sind z.B. die Randwirbel
eines Airliners. Zirkulation und Wirbel sind Ausgleichsbewegungen der Luft.
Auch turbulente Grenzschichten und Wellenbewegungen/Schwingungen kann man dazu
zählen. Sie sind Wirkung und keine Ursache. Sie bilden sich an verschiedenen
Stellen. Sie konstruktiv soweit wie möglich zu verringern ist das Ziel
(gänzlich verhindern geht nur wenn man nicht fliegt) - ein spannendes weiterführendes
Thema.
Durch die praktisch endliche Ausprägung von Druckbereichen (Abflauen der
Impulsweitergabe) möchte man meinen, dass Energie verloren ginge, was
natürlich nicht sein kann. Ein geringer Anteil wird in Wärmeenergie
umgewandelt, der Luft wird somit Energie in verschiedenen Formen zugeführt (unelastischer Stoß).
Der Druckgradient innerhalb der Druckbereiche wird unter "Plausibilitätsprüfung
Druckunterschied" ignoriert weil i.B. die Druckverhältnisse auf der Körperoberfläche
relevant sind. Ebenfalls wird die Grenzschicht ignoriert. Beides, Druckgradient
und Grenzschicht, sind für die Ausbildung der Druckbereiche nicht unwesentlich. Für das generelle Verständnis darf
man es aber vorerst vernachlässigen.
Bildliche Darstellungen der Druckverteilung, wie wir sie alle kennen sind nur
idealisiert. Sie hängt vom verwendeten Profil, Oberfläche,
Anstellwinkel, Geschwindigkeit ... ab. Für uns als Piloten kann der Bodeneffekt
ein praktikabler Indikator sein, wie ausgedehnt das "Druckpolster" in seiner
Wirksamkeit sein kann. Es ist natürlich noch etwas ausgedehnter aber für den
Piloten darüber hinaus praktisch kaum mehr relevant.
Der Impuls / Impulsfluss ⇐ | ⇒ Bernoulli und der Energieerhaltungssatz