Warum fliegt ein Flugzeug?
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Die übliche Erklärung (Weglängentheorie) und ihre Widerlegung
Zunächst ersuchten wir unseren Fluglehrer um Auskunft. Er verwies uns jedoch kurzerhand auf den Unterrichtsplan (Sparte "Technik: Aerodynamik etc.") und auf das entsprechende Lehrbuch.
Im Buch Segelfliegen für Anfänger (Seite 24) fanden wir dann folgende Erklärung:
"Das Segelflugzeug bewegt sich durch die Luft und diese trifft auf den Tragflügel. Da sie nicht hindurchströmen kann, teilt sie sich an der Flügelnase in eine Strömung oberhalb und unterhalb auf. Nun ist die Oberseite des Tragflügels stärker gewölbt als die Unterseite, der Weg für die Luft ist auf der Oberseite daher länger. Da die geteilte Strömung jedoch zur gleichen Zeit die Hinterkante des Flügels erreichen will, muss die Luft auf der Oberseite schneller fließen. Der Druck der schneller fließenden Luft dagegen sinkt und saugt den Tragflügel gleichsam nach oben. Diese Kraft ist groß genug, um ein Segelflugzeug (ab einer bestimmten Geschwindigkeit) in der Luft zu halten".
Die Tatsache, dass der Druck an der Flügeloberseite sinkt, wird (auf Seite 25 des genannten Lehrbuchs) mit dem Gesetz von Bernoulli (über den gegenläufigen Zusammenhang von Druck und Geschwindigkeit in strömenden Flüssigkeiten und Gasen) begründet.
Die Erklärung: "Die Luftteilchen müssen sich auf der Oberseite schneller bewegen, weil sie einen längeren Weg zurückzulegen haben", nennen wir "Weglängentheorie". Wir haben sie an vielen weiteren Stellen gefunden (z. B. bei http://www.bitjaeger.de/Flugphysik.htm, http://www.toeging.lednet.de/flieger/profi/aerodyn.htm).
Es bleiben allerdings einige Fragen offen - bzw. sind Zweifel angebracht:
(1) Wieso erreichen die beiden Luftströme gleichzeitig die Hinterkante?
(2) Tun sie das überhaupt? (Wer zwingt die Luftteilchen zum gleichzeitigen Zieleinlauf?)
(3) Welches ist der physikalische Grund für die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Ober- und Unterseite des Tragflügels?
(4) Ist die höhere Strömungsgeschwindigkeit an der Tragflächenoberseite Ursache oder Folge des Unterdrucks?Mehr oder weniger per Zufall (Google: Stichwort principles of flight) sind wir auf die Seite von John S. Denker gestoßen (http://www.monmouth.com/~jsd/how/), in der Frage (2) verneint wird: Vor der Umströmung der Tragfläche benachbarte Luftteilchen treffen hinter der Tragfläche nicht wieder zusammen. Genauere Untersuchungen zeigen, dass die oberhalb vorbeistreichende Luft sogar früher am Ende des Tragflügels ankommt als die unterhalb.
Damit ist die Weglängentheorie widerlegt. (Wir sind gespannt, wie die Prüfer beim Segelflugschein auf diese Erkenntnis reagieren werden. Wahrscheinlich ist es besser, die herkömmliche Erklärung vorzutragen und die bessere Einsicht zu verschweigen. Vorwitzige Schülerinnen sind beim Segelflugverein nicht gefragt.)