Wissenswertes - Darum fliegt ein Flugzeug

1) Offizielle Definition des Fliegens

 

Fortbewegung eines Vogels oder Gegenstandes unter Ausnutzung der Aerodynamik oder Thermik.

Aerodynamik

 

Physikalische Lehre von gasumströmten Körpern und strömenden Gasen.

© Andreas Unterberg
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Thermik

 

Aufwind, entstehend durch die aufsteigende, erwärmte Luft von der Erdoberfläche. Segelflugzeuge nutzen diese Aufwinde zum Fliegen.

2) Die 4 Kräfte beim Flugzeuge

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Alle vier gehören zu der physikalischen Größenart der Kräfte. Das Formelzeichen dafür ist F.  Kräfte werden in Newton gemessen.

2.1 Auftrieb

 

Definition:

Der Schwerkraft entgegengesetzte Kraft in Flüssigkeiten und Gasen.

 

Die Tragfläche ist maßgeblich für den Auftrieb verantwortlich. Dadurch, dass die Luft unter der Tragfläche langsamer vorbei strömt als oberhalb, entsteht dort ein Überdruck (siehe Aerodynamik). Dieser ist verantwortlich dafür, dass ein Flugzeug überhaupt abheben kann und sich oben hält.

© Andreas Unterberg
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Außerdem gibt es eine nachträgliche, künstliche Veränderung an den Tragflächen, die günstig für den Auftrieb sind, diese heißen Winglets (Boeing) oder die kleineren Wingtips (Airbus). Sie sorgen für eine Unterbrechung von unnötigen Verwirbelungen an den Tragflächenspitzen und somit für schnelleren und besseren Auftrieb. Man hat sich Vögel als Vorbild genommen, denn sie haben an den Flügelspitzen auch ausklappbare Federn, die ihnen beim Auftrieb helfen.

2.2 Schubkraft

 

Definition:

Dient zur Überwindung des Luftwiderstandes und der Anziehungskraft.

 

Die Schubkraft ist maßgeblich für den Antrieb eines Flugzeuges verantwortlich. Erzeugt wird sie im Triebwerk und durch den Abgasstrahl, der hinten ausgestoßen wird, wird das Flugzeug in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Zur Beschleunigung beim Startlauf ist die Schubkraft der entscheidenste Faktor. Auch zum Abbremsen im Sinkflug und am Boden spielt sie eine wichtige Rolle. Am Boden spricht man vom Umkehrschub. Dabei wird der Abgasstrahl zur Bremsung in die andere Richtung umgelenkt.

2.3 Luftwiderstand

 

Definition

Entgegenwirkende Kraft in Gasen oder Fluiden zum Beschleunigen(proportional)

 

Der Luftwiderstand sorgt für den sogenannten relativen Wind, den man auch merken kann, wenn man mit der Hand durch die Luft fährt. Er bremst das Flugzeug auf natürliche Weise ab. Genutzt wird er gerade im Sinkflug, indem man Landeklappen und Störklappen an der Tragfläche ausfährt, um so durch den entstehenden Luftwiderstand zu bremsen. Die sogenannten Pitotrohre messen anhand des Widerstandes die tatsächliche Geschwindigkeit.

2.4 Schwerkraft

 

Definition:

Anziehung von allen materiellen Körpern durch große Masse.

 

Die Schwerkraft wird auch Gravitation genannt und ist ein sehr umfassendes Thema. Alles hat eine Anziehungskraft und je größer die Masse ist, desto größer ist auch die Anziehungskraft. So wird alles von der Erde angezogen mit einer Kraft von 9,81 m/s². Flugzeuge werden entgegen der Anziehungskraft in der Luft gehalten, eben durch die drei oben genannten Kräfte und entgegen ihrer natürlichen Bewegung.

3) Die Steuerflächen eines Flugzeuges

© Andreas Unterberg
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Die Beweglichkeit wird vor jedem Start überprüft, indem diese Steuerflächen auf max. Ausschlag gestellt werden. (siehe Das Cockpit)

© Andreas Unterberg
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3.1 Das Höhenruder

 

Diese Steuerflächen sind für das "nach vorne und nach oben kippen" der Flugzeugnase verantwortlich. Durch die Luftverdrängung, die von ihnen ausgeht kann man also in den Steigflug, Sinkflug bzw. Horizontalflug übergeben.

 

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3.2 Das Querruder, Seitenruder und die Landeklappen

 

Das Querruder (siehe Abb.) bewirkt ein Kippen nach links oder nach rechts des Flugzeugs. Dieses wird auch als "Rollen" bezeichnet, da es so aussieht, als würde der Rumpf rollen. Alleine bewirkt dies noch nicht viel. Die Querruder leiten eine Kurve ein. Allerdings gemeinsam mit dem Seitenruder wird die Kurve vollständig geflogen.

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Das Seitenruder (siehe Abb.) vollendet die Kurve und ändert die Ausrichtung des Flugzeugs. Im Zusammenspiel mit dem Querruder wird dann eine vollständige Kurve geflogen. Im Gegensatz zu den anderen Steuerflächen wird das Seitenruder an der sogenannten Heckflosse mit Pedalen und nicht mit Joystick (Airbus) oder Steuerhorn (Boeing) bewegt.

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Neben einer Reihe weiterer Klappen und Flächen, die sich alle an den Tragflächen befinden, sind als wichtigstes Element noch die Landeklappen (siehe Abb.) zu nennen. Sie machen einen großen Teil der Tragflächen aus und werden zur Landung, im Sinkflug, schrittweise ausgefahren, um den Auftrieb (siehe oben) zu unterbrechen, um so das Flugzeug zu verlangsamen.