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Zeuschners Seiten - Leserbriefe

Frau Paula L. schrieb:

Sehr geehrter Herr Zeuschner,

ich bin zufällig auf ihrer Seite gelandet, da ich für ein Referat in Physik ein paar Informationen über Aerodynamik brauche. Deshalb habe ich zwei Fragen an sie:

1. Welche genaue Bedeutung hat der Luftwiderstand für das Auto?

und

2. Was sind die Grundlagen der Aerodynamik (z.B. Erkenntnisse, Gesetze , etc.) ?

Falls es ihre Zeit nicht zu sehr in Anspruch nimmt und es ihnen nichts ausmacht mir zu antworten, würde ich mich sehr freuen, wenn sie mir diese Informationen geben könnten.

Mit freundlichen Grüßen

Paula L.                      

(Anm.: Name und E-Mail-Adresse sind bekannt)

Antwort von Herrn Zeuschner

Hallo Paula, 

vielen Dank für Ihr Interesse. Die Bedeutung des Luftwiderstands für Kraftfahrzeuge ersehen Sie aus meinem diesbezüglichen Aufsatz unter www.kfztech.de , Zeuschners Seiten.

Im Flugzeugbau wird das Problem bedeutend differenzierter betrachtet, dazu füge ich für Sie mein Arbeitsblatt INFO 5/79 bei (siehe Kasten).

Guten Erfolg und Tschüß!

Hans-Dietrich Zeuschner

 

INFO 5/79    WIDERSTANDSARTEN        H.-D. Zeuschner, LVI Hankensbüttel

Allgemein

Gleichzeitig mit der Erzeugung des gewünschten Auftriebes, treten Kräfte auf, die in andere Richtungen wirken als der Auftrieb. Alle diese unerwünschten Kräfte nennt man zusammen Widerstände.

Die Widerstände, die als Nebenprodukt bei der Auftriebserzeugung entstehen, nennt man Flügelwiderstand.

Weitere schädliche Kräfte der Luftströmung, die nichts mit der Auftrieberzeugung zu tun haben, aber doch bei jedem Flug auftreten, nennt man Schädlichen Widerstand.

Der Formwiderstand 

Der Druckwiderstand wurde  bereits ausführlich besprochen. Im allgemeinen sind die Widerstandsbei­werte  (bei normaler Wirbelentwicklung am Heckteil des Körpers, z.B. des Tragflügels) gültig, beinhalten also auch den Einfluss des Reibungswiderstandes.

Der Reibungswiderstand

Der Grenzschichtwiderstand oder Reibungswiderstand wurde  bereits ausführlich besprochen, soweit die Strömung laminar oder turbulent an der Körperoberfläche anliegt. Bei größeren Geschwindigkeiten und Druck­anstieg an der Oberfläche löst sich jedoch die Strömung (die Stromlinien) von der Oberfläche ab und es entstehen Wirbel, die den Reibungswiderstand hochschnellen lassen und den Auftrieb vernichten können. Diesen Vorgang nennt man das Ablösen der Strömung.

Der induzierte Widerstand

Da der Quertrieb (=Auftrieb) immer senkrecht zur tatsächlichen Anströmrichtung wirkt und diese jetzt um den induzierten Anströmwinkel  gegenüber der ungestörten Strömung geneigt ist, erhält der Quertrieb ebenfalls eine Neigung. Dadurch erhält der Auftrieb eine

Widerstandskomponente nach hinten, dieser Widerstand heißt Induzierter Widerstand

Auch der Induzierte Widerstand wird durch einen Beiwert aus der Bezugsfläche  und dem Staudruck errechnet.

Der Restwiderstand

Der Widerstand aller Luftfahrzeugteile, die nicht mit zur Auftriebserzeugung  dienen, haben zusammen einen Luftwiderstand, den so genannten  Restwiderstand  oder Nebenwiderstand. Zu diesen Teilen gehören: Rumpf, Leitwerk, Fahrwerk, eventuelle Verstrebungen, äußere Armaturen usw.

Der Interferenzwiderstand  

Es genügt nicht, die Widerstände der einzelnen, im Luftstrom liegenden Teile zu addieren, um den Gesamtwiderstand zu erhalten. Die qegenseitige  Beeinflussung (lnterferenz) muss außerdem berücksichtigt werden.

Das Strömungsbild (und damit die Widerstände und der Auftrieb) bei Annäherung oder gar bei Anbau eines weiteren Körpers wird verändert.

 

Übersicht:  

FLÜGELWIDERSTAND

  • Formwiderstand (auch Druckwiderstand genannt)                      

  • Grenzschichtwiderstand (auch Reibungswiderstandgenannt)   

  • Induzierter Widerstand (auch Randwiderstand genannt)

SCHÄDLICHER WIDERSTAND  

  • Restwidertand (Widerstand aller übrigen Flugzeugteile, auch Nebenwiderstand genannt)                                         

  • Interferenzwiderstand (Widerstand durch gegenseitige Teilebeeinflussung, auch zusätzlicher Widerstand genannt)  

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19.02.15