Alternative Auftriebstheorie nach Newton

[PeterH]

Ralf schrieb:

 

"Es ist viel simpler, eine Druckbetrachtung entlang der Oberfläche eines Flügels zu machen, denn dort habe ich unbestrittene Grenzen, entlang derer ich vollständige, geschlossene Integrale formulieren kann. Dazu stellt die Profiloberfläche auch noch eine Stromlinie dar, ich kann dort also mit dem Wissen integrieren, dass entlang dieser der Energiesatz gilt."

 

Genau das ist eben der Ansatz, mit dem man die Gradienten berechnen und daraus eine Druckverteilung dicht am Profil (etwas entfernt von der Grenzschicht) tatsächlich annähernd in den Griff bekommen kann - man kennt dort ja die lokalen Krümmungsradien usw. Weiterhin weiß man, daß "ganz weit weg" Normaldruckbedingungen herrschen und der Druckgradient Null ist. Dazwischen ist der Verlauf normalerweise stetig - bei dem/den Staupunkt/en) muß man etwas aufpassen.

 

Zum Impulserhaltungssatz: Damit kann man in erster Annäherung (grob ohne Infinitesimalkalkül) wirklich recht brauchbare Abschätzungen machen, z.B. für den Widerstand, es gilt, wie auch Ralf schon oben geschrieben hat:

 

m * v = m * v * cos(X) + W*t

(Der Gesamtimpuls wird zerlegt in den Restimpuls der schräg unter dem Winkel X wegströmenden Luft plus dem Widerstand mal der Zeit - ein Impuls ist eben auch Kraft mal Zeit). Dann ist der Widerstand

W = m/t * v * (1 - cos(X)).

Der Widerstand ist bei X=90° und vollständiger Impulsübertragung der Strömung auf die senkrechte Fläche eben (maximal) gleich dem auf die Fläche treffenden Luftstrom (in kg/Sekunde) mal der Strömungsgeschwindigkeit.

 

Fällt auf, daß die Formel auch der von Ralf in seinem Beitrag "Aerodynamik und Flugmechanik" recht ähnlich ist? :005:

 

Und Ralfs Satz:

"Wieder mal ist die Theorie super zum erklären und verstehen, aber mies zum rechnen"

muß man einfach ganz dick unterstreichen, ganz genau so ist es. Umso erstaunlicher ist es - um wieder auf den Anfang des Threads zu kommen - daß regelmäßig immer wieder neue "geniale Theorien" ersonnen werden, um das vermeintliche "Rätsel des Auftriebs" zu erklären.

 

Gruß

Peter

[PeterH]

Garnicht so OT, wie es auf den ersten Blick scheinen mag:

 

http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/navier-stokes-mathematiker-will-milleniums-problem-geloest-haben-a-943228.html

 

Gruß

Peter

[Wolkenschieber]

Ein wenig Lektüre:

 

http://ae.sharif.edu/~iae/Download/Anderson%20D.F.,%20Eberhardt%20S.%20Understanding%20flight%20(MGH,%202001)(249s).pdf

[Wolkenschieber]

Jetzt habe ich mir den Thread mal einverleibt. Als alter Hochseesegler wäre da viel zu sagen, was manches vielleicht verständlicher erklären würde, aber in der Sache auch nicht weiterführt.

 

Wer sich aber dafür interessiert, sollte sich vielleicht einmal mit Surfsegeln beschäftigen. Das relativiert die eine oder andere Aussage, die hier gemacht wurde. Führt aber zu weit und wäre auch nur am Objekt in der Realität vorzeigbar.

 

Aber als jemand, dem Albatrosse wochenlang über den Südpazifik gefolgt sind, kommt natürlich ein großer Widerspruch zu dem, was da im '13 gesagt wurde.

 

(leider kann ich mal wieder nicht zitieren)

 

Die Vögel vermeiden nicht den Strömungsabriss, sie managen ihn.

Rein leistungsmäßig sind Vogelflügel uns unterlegen, wo sie groß punkten ist im Bereich der Steuerung. Dazu gehört auch das stabile fliegen mit abgerissener Strömung. Guck dir mal die Punktlandung eines Storchs im Horst an, da stehen alle Federn auf der Oberseite der Flügel hoch. Die Kunst ist, diesen instabilen Zustand künstlich so zu stabilisieren, dass er den Flugweg perfekt wie geplant hinbekommt, selbst bei böigem Wind. Das geht natürlich nicht allein mit Bewegungen der Schwanzflosse, dazu muss man den ganzen Körper einsetzen und aerodynamisch und mit Gewichtskraft steuern. Derartig schnelle Korrekturen gehen nur bei kleinen, leichten Fluggeräten. Mit steigender Masse und Größe werden die Kräfte enorm, die es bräuchte den Schwerpunkt gegenüber dem Druckpunkt zu bewegen. Nicht umsonst kann der Albatros keine Punktlandung auf dem Horst machen...

 

Ich glaube an diese pauschalierte Aussage muss man ein großes Fragezeichen machen. Egal ob Storch, Adler, Kolibri oder der weiter unten bemühte Albatros als größter flugfähiger Vogel ist für seinen Lebensraum leistungsoptimiert. Und nur in diesem Bereich mit einem Flugzeug und den spezifischen Anforderungen dort, zu vergleichen. Auch die Leistungsfähigkeit von Vögeln untereinander zu vergleichen, geht völlig am jeweilig geltenden Anforderungsprofil vorbei.

 

Ein Storch muss auf einem Horst eine Punktlandung machen können, außerdem ist er ein Zugvogel. Darauf ist sein Flügel optimiert und da das weiterer Kompromisse bedarf, hat er lange Beine. Das hat noch weitere Gründe, bezogen auf die Landung, erlaubt es aber, die Flügel weit unter die eigentliche Körperebene abzusenken. Das gleiche gilt für den Start.

 

Beim Albatros, der einzig auf Langstreckenflug getrimmt ist, und solange er mindestens Windgeschwindigkeiten zwischen 10 - 15 km/h antrifft, quasi unbegrenzt segeln kann, wären lange Beine suboptimal.

 

Daher "baut" er, wenn er zum Brüten an Land geht, Landebahnen, auf denen er mehr schlecht als recht landen kann. Flügelschlagen ist beim Albatros nicht vorgesehen. Sollte es nötig werden, ist sein Muskelapparat nicht in der Lage, dass längere Zeit durchzuhalten. Folglich sind seine Flügel auch nicht darauf optimiert.

 

 

 

 

Zitat:

Die Technik ist aus der Natur inspiriert und an das Flugprinzip der Vögel angelehnt, welchen es nach wie vor spielend gelingt, sich wesentlich effizienter durch die Luft zu bewegen als jedes moderne Flugzeug.

 

Das ist eine gewagte Behauptung. Wie ist das Nutzlast-Leergewicht Verhältnis eines Vogels? Ein Singvogel kann einen Wurm transportieren, ein Seeadler einen ganzen Lachs oder ein Bergadler ein ganzes Murmeltier (allerdings nicht sehr weit...). Ein Flugzeug, das gerade mal sich selbst tragen könnte würden wir nie als effizient bezeichnen. Ein 450kg Segelflugzeug kann 220kg Piloten tragen, und damit sogar steigen. Da kommt der Seeadler wohl nur mit äußerster Mühe dran, der kann froh sein den Lachs bis zum Seeufer tragen zu können, in der Thermik damit noch zu steigen dürfte ihm schwerlich gelingen.

 

 

Wenn ich vergleiche, dann muss ich Vögel mit den Flugzeugen vergleichen, wo die Anforderungsprofile in etwa vergleichbar sind. So ist also der Albatros jedem Segelflugzeug überlegen.

Flügel von Hochleistungsegelflugzeugen ähneln also den Flügeln des Albatros. Ein aus eigener Kraft mit schlagenden Flügeln startendes Segelflugzeug wäre mir neu. Das heißt, der Albatros geht mit seiner Flügelkonstruktion einen Kompromiss ein und ist trotzdem leistungsfähiger.

 

 

Auch der Nutzlastvergleich ist Mumpitz. Müsste der Albatros sein Fressen mitführen, würde sich am Konstruktionsprinzip nichts ändern.

 

Ich denke damit kann man es bewenden lassen. Es schien mir nur notwendig zu sein, die Richtigkeit des Zitats zu bestätigen.