Rund um's Flügelprofil
Idealisierte, überzeichnete Darstellung der Druckverteilung im Normalflug |
Durch die Beschleunigung der Luft nach unten, baut sich unter dem Flügel ein
nicht symmetrisches "Druckpolster" auf. Die Luftteilchen werden zuerst im
vorderen Profilbereich erfasst und nach unten beschleunigt. Sie haben deshalb
im weiteren Verlauf der durcheilenden Profilunterseite bereits einen nach unten
gerichteten Geschwindigkeitsvektor.
So baut sich vorne ein stärkeres "Druckpolster" auf (auch wegen der Überlagerung
mit dem Staudruck). Dieser "Druckpolsterkeil" beeinflusst schon vor dem Flügel
die Luft. Im Verlauf der Profilunterseite nimmt das "Druckpolster" ab, hinter
dem Flügelprofil „versandet" es mit einer abwärts gerichteten Komponente.
Wegen des voreilenden "Druckpolsters" werden Luftteilchen schon vor dem Profil
nach oben abgelenkt und, unterstützt durch das "Druckdefizit", werden diese
über dem Flügel etwas beschleunigt. Durch das abfallende obere Flügelprofil
(Profilrücken) bildet sich ein Freiraum. Die vor dem Flügel angehobene Luft,
aber vor Allem vom statischen Druck, wird dieser aufgefüllt. Dieses
(unvollständige) Auffüllen (verdünnen der oberen Luftmasse - Unterdruck) führt
zum "Druckdefizit" über dem Profilrücken. Der Druckgradient ist durch die
Raumöffnung relativ groß (auch abhängig von der Form der oberen Profilwölbung)
sodass die von oben nachdrückenden (nachschießenden) Luftteilchen am Ende des
Profils ebenfalls eine abwärtsgerichtete Komponente haben (Viskosität und
Masseträgheit).
Bei optimaler Auslegung von Flügelprofil, Anstellwinkel und Geschwindigkeit (Gleichgewicht) haben sowohl die oberen als auch die unteren Luftteilchen am Ende des Profils einen abwärts gerichteten Vektor. I.B. ist die obere Ausgleichsbewegung der Luftteilchen (nachschießen) noch so energiereich, dass das "Druckpolster" das "Druckdefizit" über die Profilhinterkante noch nicht auffüllen kann.
Die abwärts gerichteten beiden Luftmassen vermischen sich am Ende des Flügels
nicht homogen sondern in Form von kleinen Wellen und Wirbeln. Diese relativ
kleine Turbulenzschleppe betrifft in erster Linie den Druckausgleich des Profils.
Vermischt mit den Randwirbeln der Flügel bleibt eine größere Wirbelschleppe
zurück. Diese Wirbelschleppe hinter schweren Luftfahrtzeugen ist bekannt und
für unsere Luftsportgeräte sehr gefährlich (selbst schon ab der ersten Wake
Turbulence Categorie Light (L)).
Der Auftrieb resultiert also nicht nur aus der Beschleunigung der Luftmasse nach
unten sondern erhöht sich in der Wirkung weil
oben ein "Druckdefizit" herrscht. Aus der Druckdifferenz entsteht die Kraft auf
den Flügel. Unabhängig wie die Druckbereiche in ihrer Ausdehnung sind, so wirken
Luftkräfte (Auftrieb, Widerstand) nur unmittelbar auf die physikalische
Oberfläche des Körpers / Flügels / Rumpf - siehe dazu auch "Druckpolster....".
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