Widerstand, Gleiten & Polare
Lektion 2 von 5, etwa 4 Minuten
Der Motor fällt in 3000 ft über Grund aus. Wie weit kommst du noch, und mit welcher Geschwindigkeit? Die Antwort steckt im Widerstand. Wer versteht, woraus er sich zusammensetzt, weiß, warum es eine beste Gleitgeschwindigkeit gibt und warum langsamer nicht automatisch weiter bedeutet.
Zwei Arten von Widerstand
Der schädliche Widerstand setzt sich aus Formwiderstand (Stirnfläche von Rumpf, Fahrwerk, Antennen), Reibungswiderstand der Luft an der Oberfläche und Interferenzwiderstand an Übergängen wie zwischen Rumpf und Flügel zusammen. Er wächst mit dem Quadrat der Geschwindigkeit.
Der induzierte Widerstand ist der Preis für den Auftrieb. An den Flügelspitzen strömt Luft vom Überdruck unter dem Flügel zum Unterdruck darüber. So entstehen Randwirbel und hinter dem Flügel ein Abwind, der die Luftkraft nach hinten neigt. Diese nach hinten gerichtete Komponente ist der induzierte Widerstand. Er ist am größten, wenn viel Auftriebsbeiwert gebraucht wird, also im Langsamflug mit großem Anstellwinkel. Eine große Streckung (lange, schlanke Flügel) und Winglets verringern ihn.
Gesamtwiderstand und bestes Gleiten
| Geschwindigkeit | induzierter Widerstand | schädlicher Widerstand |
|---|---|---|
| langsam | groß | klein |
| beste Gleitgeschwindigkeit | gleich groß wie der schädliche | gleich groß wie der induzierte |
| schnell | klein | groß |
Addiert man beide, ergibt sich eine Kurve mit einem Minimum. Wo induzierter und schädlicher Widerstand gleich groß sind, ist der Gesamtwiderstand am kleinsten und das Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand am besten. Hier gleitet das Flugzeug am weitesten.
Die Gleitzahl beschreibt dieses Verhältnis: 1:10 heißt 10 m Strecke pro 1 m Höhenverlust, entsprechend cA : cW = 10 : 1. Die Masse ändert die beste Gleitzahl nicht. Ein schwereres Flugzeug braucht für denselben Anstellwinkel nur mehr Fahrt: Es gleitet gleich weit, aber schneller und mit größerer Sinkrate.
Polare und Bodeneffekt
In der Polare (cA über cW aufgetragen) findest du die beste Gleitzahl als Tangente vom Ursprung an die Kurve. In der Geschwindigkeitspolare (Sinkgeschwindigkeit über Fahrt, das Sinken nach unten aufgetragen) liegt am höchsten Punkt das geringste Sinken. Die beste Gleitzahl liefert auch hier die Tangente vom Ursprung – bei etwas höherer Fahrt als das geringste Sinken.
Fliegst du weniger als etwa eine Spannweite über dem Boden, behindert der Boden Randwirbel und Abwind. Der induzierte Widerstand sinkt, und das Flugzeug „schwebt“ beim Abfangen länger als erwartet. Das ist der Bodeneffekt.
Das Wichtigste
- Gesamtwiderstand = induzierter Widerstand + schädlicher Widerstand (Form-, Reibungs- und Interferenzwiderstand).
- Der schädliche Widerstand wächst mit dem Quadrat der Geschwindigkeit; der induzierte Widerstand ist im Langsamflug (großer Anstellwinkel) am größten.
- Induzierter Widerstand entsteht durch den Druckausgleich an den Flügelspitzen (Randwirbel); große Streckung und Winglets verringern ihn.
- Gleitzahl, z. B. 1:10 = 10 m Strecke pro 1 m Höhenverlust; sie entspricht dem Verhältnis Auftrieb zu Widerstand (cA : cW).
- Bestes Gleiten beim kleinsten Gesamtwiderstand (induzierter = schädlicher Widerstand). Die Masse ändert die beste Gleitzahl nicht, nur die zugehörige Geschwindigkeit.
- Polare: Die Tangente vom Ursprung an die Kurve ergibt die beste Gleitzahl; in der Geschwindigkeitspolare liegt am höchsten Punkt das geringste Sinken.
- Bodeneffekt: In einer Höhe unter etwa einer Spannweite sinkt der induzierte Widerstand – das Flugzeug „schwebt“ beim Abfangen länger.
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