Plausibilitätsprüfung Druckunterschied
Bild: A321 MFS X |
Kann das Verdrängen/Beschleunigen von Luft und damit das schaffen von Druckbereichen überhaupt ausreichen ein Flugzeug in der Luft zu halten oder müssen da nicht doch noch unbekannte Kräfte im Spiel sein, die es aufzudecken gilt?
Wir gehen von einer Druckdifferenz von ~ 1/300 bar zwischen Unter- und Oberseite des Flügels und einem Luftdruck von 1000 mbar (hPa) aus. Bei der vielfach angenommenen Druckverteilung von 1/3 Überdruck von unten und 2/3 Unterdruck oben wäre das Verhältnis 1001,1 mbar unten (~1,1 mbar Überdruck) und 997,8 mbar oben (~2,2mbar Unterdruck). 10200 kp/m² / 300 *12m² = 408 kp – ja das könnte reichen – sehr ambitioniert - vielleicht ein Ultraleicht-Segelflugzeug.
Ein A320 benötigt nicht 3,3 mbar (hPa) sondern je nach Konfiguration eine Druckdifferenz um die 60 hPa. Auch noch nicht so beeindruckend da die schon gemessenen wetterbedingten Luftdruckschwankungen bis zu 90 hPa betragen können. Tiefdruck-Wetter über dem Flügel, Hochdruck-Wetter unter dem Flügel.
Der Druckgradient innerhalb der Druckbereiche (und damit die Druckverhältnisse welche direkt auf die Flügeloberfläche wirken) wird hier der Einfachheit vernachlässigt, damit sind diese Rechnungen grobe Vereinfachungen, als Plausibilitätsprüfung jedoch zulässig.
Beim Fliegen entstehen nur in ganz kleinen Bereichen stärkere Über- und Unterdruckbereiche, im Mittel sind sie aber moderat bis gering ausgeprägt. Der Luftdruck kann enorme Kräfte bewirken, sodass mit bereits relativ geringen Druckunterschieden auf entsprechenden Flächen große Kräfte erzeugt werden.
Bernoulli und der Energieerhaltungssatz ⇐ | ⇒ Strömung im Windkanal