2 EIN WENIG THEORIE
 

WARUM FLIEGT EIN FLUGZEUG?
Wenn du in einem fahrenden Auto deinen angewinkelten Arm aus dem offenen Fenster hältst, dann kannst du folgendes merken:

  • Hältst du den Arm vom Ellenbogen ab genau nach vorne, dann wird der Arm nach hinten gedrückt.
  • Wenn du den Arm vom Ellenbogen zur Hand in einem Winkel zur anströmenden Luft etwas hoch hältst, fühlst du gleichzeitig eine starke Kraft nach oben und nach hinten
  • Wenn du den Arm etwas herunter hältst, dann fühlst du gleichzeitig eine Kraft nach unten und nach hinten.

Ein Flugzeug kann nur dann fliegen, wenn es Geschwindigkeit (oder Fahrt) nach vorne hat.

 
Wenn die Tragfläche ein flaches Brett wäre und das Brett parallel zur Luftströmung läge, dann hat dieses Brett nur einen Reibungswiderstand.
 
 
Wenn das Brett einen Winkel gegenüber der Luftströmung hat (den Anstellwinkel), wird die vorbeiströmende Luft nach unten abgelenkt und das erzeugt eine Gegenkraft nach oben. Die gesamte Luftkraft R (die Resultierende), die auf unser Brett wirkt, können wir aufteilen in eine Komponente A (Auftrieb) und eine Komponente W (Widerstand).
 
 
Ein Flugzeug mit Brettern als Tragflächen hätte einen großen Widerstand und darum hat man schon in den Anfangstagen der Luftfahrt die aerodynamische Form der Tragfläche, das Profil, bei den Vögeln abgeschaut. Solch eine Tragflächenform hat nur einen geringen Widerstand und viel Auftrieb und genau das wollen wir haben. Wir können den Auftrieb an einer Tragfläche auch wie folgt beschreiben: Beim Umströmen des Profils strömt die Luft unterschiedlich schnell. In der schneller strömenden Luft an der Oberseite sinkt der Luftdruck und es entsteht Unterdruck, in der langsameren Strömung auf der Tragflächenunterseite entsteht Überdruck. Dieser Druckunterschied erzeugt den Auftrieb einer Tragfläche.
 
DER ANSTELLWINKEL UND DER WIDERSTAND
Beim Vergrößern des Anstellwinkels steigt der Widerstand und beim Verkleinern wird er geringer.
 

ANSTELLWINKEL UND AUFTRIEB
Wenn wir uns den Einfluss des Anstellwinkels a auf den Auftrieb A anschauen, dann sehen wir dass es hier anders ist als mit dem Widerstand. Zunächst bleibt es gleich: Beim Verkleinern des Anstellwinkels wird der Auftrieb A auch kleiner, beim Vergrößern des Anstellwinkels α wird der Auftrieb größer. 

 
Den Anstellwinkel kannst du aber nicht immer weiter vergrößern, denn ab einem Winkel von ca. 15° folgt die Luftströmung nicht mehr dem Profil und es entstehen Wirbel. Dann nimmt der Auftrieb stark ab. Das ist der kritische Anstellwinkel.
 
Wir merken uns: Wenn der Anstellwinkel größer wird werden Auftrieb und Widerstand auch größer, aber beim kritischen Anstellwinkel wird der Auftrieb deutlich kleiner und der Widerstand deutlich größer. 
 
 
GLEICHGEWICHT ZWISCHEN AUFTRIEB UND GEWICHT DES SEGELFLUGZEUGS
In der Praxis sagen wir, dass der Auftrieb genauso groß sein muss wie das Gewicht des Flugzeugs.
 
 
 
Genaugenommen muss man sagen, dass die Gesamtluftkraft R so groß sein muss wie das Gewicht des Flugzeugs. Im Bild siehst du, dass der Auftrieb A senkrecht auf der Luftströmung steht und das Gewicht G senkrecht nach unten zeigt. W ist der Widerstand und dieser steht in der Richtung der Luftströmung. Gegenüber dem Gewicht steht R, die resultierende Luftkraft aus Auftrieb A und Widerstand W.
Beim einfachen Geradeausflug ist der Auftrieb A ungefähr genauso groß wie das Gewicht des Flugzeugs.
 
ANSTELLWINKEL UND GEWICHT
Der Auftrieb ist stark abhängig von der Geschwindigkeit (Fahrt) und vom Anstellwinkel. Bei normaler Fahrt im Doppelsitzer zu zweit fliegst du mit einem Anstellwinkel von ca. 7°.

Dann hast du ein günstiges Verhältnis von Auftrieb und Widerstand. Was passiert, wenn du einsitzig mit der gleichen Geschwindigkeit fliegst? Das Flugzeug ist dann leichter geworden. Bei gleicher Geschwindigkeit ändert sich dann der Anstellwinkel, er ist kleiner geworden und erzeugt weniger Auftrieb. So hast du wieder ein Gleichgewicht zwischen Auftrieb und Gewicht

ANSTELLWINKEL UND FAHRT
Angenommen du fliegst mit deinem Fluglehrer im Doppelsitzer zunächst mit normaler Fahrt und dann wirst du etwas langsamer.
Was passiert dann mit dem Anstellwinkel?
Da die Geschwindigkeit kleiner wird, entsteht auch weniger Auftrieb. Dann kann nur noch der Anstellwinkel größer werden, um mehr Auftrieb zu liefern und im Gleichgewicht mit dem Gewicht zu sein.