„Induzierter Strömungswiderstand“ – Versionsunterschied

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== Einfluss der Flügelgeometrie ==
== Einfluss der Flügelgeometrie ==
=== Streckung ===
=== Streckung ===
Die Fluss am äussersten Teil des Flügels wird durch die Ausgleichsströmung am meisten Beeinflusst. In der Richtung der Flügelmitte verringert sich die Auswirkung sehr schnell. "Schlanke" Flügel mit einer grossen [[Streckung (Tragfläche)|Streckung]] erzeugen daher bei gleichem Auftrieb einen geringeren induzierten Widerstand.
Der Luftstrom am äussersten Teil des Flügels wird durch die Ausgleichsströmung am meisten Beeinflusst. In der Richtung der Flügelmitte verringert sich die Auswirkung sehr schnell. "Schlanke" Flügel mit einer grossen [[Streckung (Tragfläche)|Streckung]] erzeugen daher bei gleichem Auftrieb einen geringeren induzierten Widerstand als tiefe Flügel mit kleiner Streckung.


=== Auftriebsverteilung ===
=== Auftriebsverteilung ===

Version vom 27. März 2008, 00:26 Uhr

Ein Körper, welcher einer Strömung eines Fluids ausgesetzt ist, erfährt einen Widerstand. Dieser Widerstand kann in einzelne Komponenten zerlegt werden welche durch verschiedene Ursachen verursacht werden.

Einer dieser Komponenten ist der Induzierte Strömungswiderstand (kurz: Induzierter Widerstand). Er wird durch nicht in Fluss- bzw. Bewegungsrichtung fliessende Ausgleichsströmungen, welche durch Strömungsbedingte Druckunterschiede entstehen, hervorgerufen.

Induzierter Luftwiederstand bei einem Flugzeug

Bei einer Tragfläche eines Flugzeuges lässt sich der Induzierte Luftwiderstand besonders gut veranschaulichen. Das Flugzeug erzeugt Auftrieb indem es eine Tragfläche mit einem geeigneten Profil in einem bestimmten Anstellwinkel durch das Medium Luft bewegt. Das Profil und der Anstellinkel werden so gewählt, dass unterhalb des Flügels ein höherer Druck herrscht, als auf der Flügeloberfläche. Das Flugzeug wird damit von unten durch die Luft "gestützt". An den Enden der Flügels stossen die Gebiete mit den unterschidelichen Druckverhältnissen zusammen. Durch das Fehlen eines (z.B. mechanischen) Hindernisses findet an diesen Stellen eine ausgleichende Strömung vom Gebiet des niedrigeren Druckes zum Gebiet des höheren Druckes statt. Es entsteht ein Randwirbel welcher keinen Beitrag zum Auf- oder Vortrieb leistet. Die (kontinuierliche) Erzeugung dieses Wirbels benötigt jedoch Energie welche vom Flugzeug erbracht werden muss und sich als Induzierten Wiederstand betrachten lässt.

Einfluss der Fluggeschwindigkeit

Bei steigender Geschwindigkeit des selben Flugzeuges (und damit verringertem Anstellwinkel des Flüges) ist ein Luftpaket dem Druckunterschied für zunehmend kürzere Zeit ausgesetzt. Entsprechende wird es weniger lange beschleunigt und der Randwirbel fällt geringer aus. Da durch nimmt der Induzierte Widerstand - im Gegensatz zu anderen Arten von Strömungswiderstand - mit zunehmender Geschwindigkeit ab. Der induzierte Widerstand ist demnach im Langsamflug, z.B. bei Start und Landung, am grössten.

Einfluss der Flügelgeometrie

Streckung

Der Luftstrom am äussersten Teil des Flügels wird durch die Ausgleichsströmung am meisten Beeinflusst. In der Richtung der Flügelmitte verringert sich die Auswirkung sehr schnell. "Schlanke" Flügel mit einer grossen Streckung erzeugen daher bei gleichem Auftrieb einen geringeren induzierten Widerstand als tiefe Flügel mit kleiner Streckung.

Auftriebsverteilung

Je grösser der Druckunterschied im Bereich des Flügelendes bei gegebener Form des Flügels ist, desto stärker fällt die Ausgleichsströmung aus.

Gegenmassnahmen

Um den Energieverbrauch durch Randwirbel zu verringern werden Flügel entsprechend ausgelegt. Dazu kann der Flügel Grundriss so gewählt werden, dass die Streckung möglichst gross ist. Ein typisches Beispiel dafür sind moderne Segelflugzeuge. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Flügel so zu gestallten, dass an den Flügelenden weniger Auftrieb und damit eine geringere Druckdifferenz erzeugt wird. Eine spezielle Variante um unter anderem diesen Effekt zu erreichen ist das Winglet.

Literatur

  • Götsch, Ernst: Luftfahrzeugtechnik. Motorbuchverlag Stuttgart 2003, ISBN 3-613-02006-8
  • Hermann Schlichting, Erich Truckenbrodt: Aerodynamik des Flugzeugs 2 (Klassiker der Technik). Springer Verlag Berlin 2001, ISBN 3-540-67375-X