Aerodynamik

Was ist Aerodynamik

Die Aerodynamik beschreibt das Verhalten strömender Luft oder anderer Gase sowie die auf umströmte Körper wirkende Luftkraft. Sie ist relevant für die Konstruktion von Flugzeugen, Hubschraubern, Windkraftrotoren, Segelschiffen, Brücken und sogar Rennautos.

Entstehung des Auftriebs

AerodynamikWährend die mathematische Beschreibung der aerodynamischen Prozesse mit den Navier-Stokes-Gleichungen erfolgt, liefern die newtonschen Gesetze eine vereinfachte Erklärung, wie Auftrieb durch die Relativbewegung zwischen Luft und Rotorblättern entsteht. Die Luft bewegt sich entlang des Rotorblattprofils und wird nach unten abgelenkt. Das bedeutet, dass die Rotorblätter eine Kraft nach unten auf die Luft ausüben, welche die Richtung und die Größe der Strömungsgeschwindigkeit ändert. Diese Kraft erzeugt eine Gegenkraft, die Luftkraft, nach oben auf die Rotorblätter. Die Luftkraft teilt sich auf in den Auftrieb senkrecht und den Strömungswiderstand parallel zur Strömungsrichtung. Ist die Rotationsebene horizontal, steigt oder sinkt der Hubschrauber. Wird die Rotationsebene in eine Richtung geneigt, bewegt sich der Hubschrauber in diese Richtung.

Einflussfaktoren

Der Aerodynamik hängt von vielen Faktoren ab: unter anderem von der Strömungsgeschwindigkeit der Luft, vom Profil der Rotorblätter, vom Einstellwinkel oder von der Luftdichte. Beispielsweise erhöht sich der Auftrieb, wenn die Strömungsgeschwindigkeit steigt. Die geringe Luftdichte in großen Höhen und der damit verbundene geringe Auftrieb erschweren Rettungsaktionen mit Hubschraubern im Himalaja.

Aerodynamische Besonderheiten

Durch die Drehung der Rotorblätter ergeben sich komplexe aerodynamische Vorgänge. Die Geschwindigkeit eines Rotorblattes steigt mit zunehmendem Abstand vom Rotorschaft, damit werden auch die Strömungsgeschwindigkeit und der Auftrieb größer. Zum Ausgleich wird bei der Herstellung beispielsweise das Rotorblatt bei gleichbleibendem Profil verwunden. Die Gesamtströmungsgeschwindigkeit setzt sich aus der Geschwindigkeit des Hubschraubers und der Umlaufgeschwindigkeit der Rotorblätter zusammen. Deswegen haben die Rotorblätter bei der Bewegung in Flugrichtung eine größere Geschwindigkeit und damit einen größeren Auftrieb als bei der Bewegung gegen die Flugrichtung. Zum Ausgleich dieses asymmetrischen Auftriebs wird der Einstellwinkel der einzelnen Rotorblätter während der Rotation verändert.

Hinterlasse eine Antwort

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind markiert *

Du kannst folgende HTML-Tags benutzen: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>