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Virtueller Flugkanal (für Tablets geeignet)

Up and away

"Über den Wolken …", "Frei wie ein Vogel …" – seit jeher sind die Menschen fasziniert vom Fliegen. Fast jeder ist heute schon einmal geflogen, doch von seiner Faszination hat das Fliegen nichts eingebüßt. Entscheidend für den Auftrieb ist die Form der Flügel. Bei einem Besuch im virtuellen Windkanal kann das aerodynamische Verhalten unterschiedlicher Flügelprofile getestet werden.

Diese Anwendung ist in HTML5 programmiert und eignet sich somit auch für die Nutzung auf mobilen Endgeräten.

Virtuellen Flugkanal starten (für Tablets geeignet)

In diesem Versuch hat man das "Flügelprofil 2" in einem Winkel von -6° im Flugkanal montiert. Der Wind streicht mit einer Geschwindigkeit von 100 m pro Sekunde an dem Objekt vorbei, der Auftrieb beträgt -66.3 Newton.

Willkommen im virtuellen Windkanal!

Hier können verschiedene Flügelprofile in ihrem Verhalten getestet werden. Zur Wahl stehen vier unterschiedliche Objekte, welche im Querschnitt zu sehen sind. Alle haben dieselbe Fläche von 0,01 Quadratmeter. Das Objekt wird dann automatische im Windkanal montiert. Der Anstellwinkel der Flügel und die Windgeschwindigkeit können beliebig reguliert werden. Auf der Digitalanzeige am Newton-Meter kann man sehen, wie stark der Auftrieb ist. 


Detailansicht des virtuellen Flugkanals: Flügelprofil 1

Da Flügelprofil 1 Ein typisches Flügelprofil. Hier ist deutlich zu sehen, dass der Weg, den die Luft auf der Oberseite zurücklegen muss, deutlich länger ist als auf der Unterseite. Der Luftwiderstand dieses Objekts ist größer als der von Flügeln, die ein symmetrisches Profil aufweisen.


Detailansicht des virtuellen Flugkanals: Flügelprofil 2

Flügelprofil 2 Ein eher ungewöhnliches Flügelprofil. Hier sind Ober- und Unterseite symmetrisch. Aber auch damit kann man fliegen. Vom Luftwiderstand ist diese Form optimal - keines der anderen Objekte ist so aerodynamisch günstig geformt.


Detailaufnahme der virtuellen Flugkanals: Brett

Brett Diese Form ist aerodynamisch ziemlich ungünstig, der Luftwiderstand ist hoch. Und doch lässt sich auch damit Auftrieb erreichen.


Detailansicht des virtuellen Flugkanals: Zylinder

Ein Zylinder bietet in jedem möglichen Anstellwinkel immer die gleiche Form auf Ober- und Unterseite. Überall wirken hier also gleich große Kräfte.



Windgeschwindigkeit Mit dem Regler rechts unten in der Simulation kann man bestimmen, wie schnell sich der Propeller im Windkanal dreht und damit wie schnell der Wind am Untersuchungsobjekt vorbei strömt. Es macht physikalisch keinerlei Unterschied, ob sich das Objekt durch die stehende Luft bewegt oder ob die Luft an einem ruhenden Objekt vorbei bläst.

Der große Traum vom Fliegen

Seit der Antike hatte man versucht, den Vögeln nachzueifern. Erst gegen Ende des 18. Jahrhunderts erhob sich der erste Mensch in die Luft. Gut hundert weitere Jahre dauerte es, bis Lilienthal zum ersten Gleitflug ansetzte.

Detailaufnahme des virtuellen Flugkanals: Flügelprofil 1 im Test

Das Flügelprofil 1 wurde in den Windkanal montiert, der Anstellwinkel beträgt 15°. Bei der Windgeschwindigkeit von 50 m/s wird ein Auftrieb von 63.1 N erreicht.

Mühseliges Ausprobieren brachte erste Fortschritte. Die Beobachtung der Natur und vor allem das bessere Verständnis von physikalischen Gesetzen ermöglichten die Verbesserung der frühen Flugmaschinen. Warum Flugzeuge eigentlich fliegen, hatte man aber auch dann noch nicht ganz verstanden, als sich die ersten in die Luft erhoben.

Klar war, dass ein genügend großer Flügel den sogenannten Auftrieb erzeugt. Das ist die Kraft nach oben, die das Flugobjekt in der Luft hält. Sie muss mindestens so groß sein wie die Gewichtskraft, mit der die Masse jedes Objekts zur Erde gezogen wird.

Im Wesentlichen wirken am Flugzeug vier Kräfte: Das Gewicht zieht es nach unten, der Auftrieb hält es in der Luft. Der Schub (gewöhnlich erzeugt durch Propeller oder Düsen) treibt das Flugzeug vorwärts, der Widerstand bremst es. Ist der Auftrieb größer als die Gewichtskraft, steigt das Objekt nach oben.

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