Flugzeuge



Das Geheimnis des Fliegens

Fluggeschichte
Vogelflügel - Vorbild der Flugzeugentwickler

Wie kann ein Vogel fliegen, und wieso hebt ein Airbus ab? Sie sind doch schwerer als Luft! Wie funktioniert das? Mit unserem Rundlauf-Experiment könnt ihr die Grundlagen des Fliegens verstehen: Hängt am karussellartigen Rundlauf das Modell eines Vogels, einer Tragfläche oder eines anderen Flugobjekts ein und versetzt per Elektromotor den Ausleger in schnelle Kreisbewegung – mit Strömungsgeschwindigkeiten, wie man sie bei Vögeln in der Natur vorfindet.

Segelflugzeug
Segelflugzeug

Dem Vogelflug auf der Spur

Der Clou: Der drei Meter hohe Rundlauf verfügt über Mess-Einrichtungen, die alle Flugdaten der Modelle mechanisch oder elektronisch erfassen. Damit lassen sich alle wesentlichen Größen wie Geschwindigkeit, Auftrieb und Luftwiderstand bestimmen. Vögel etwa erzeugen den zum Fliegen notwendigen Schub durch Schlagen und gleichzeitiges Drehen der Flügel. Bei dem künstlichen Vogel im DLR_School_Lab erzeugt eine Schlagmechanik die Bewegung der Schwingen und setzt so das Modell in Bewegung. Die Flügelbewegung, per Kamera aufgenommen, gibt Aufschluss darüber, wie die fliegenden Lebewesen ihre Schubkraft erzeugen. Außerdem könnt ihr die Leistung ermitteln, die sie dabei aufbringen.

Wieso fliegt ein Flugzeug?

Um fliegen zu können, ist ein Gleichgewicht der Kräfte nötig: Auftrieb gleicht das Gewicht des Fliegers aus, Schub überwindet den Widerstand, den ihm die Luft entgegen setzt. Auftrieb entsteht durch eine bestimmte Druckverteilung an den gewölbten Tragflächen eines Flugzeugs infolge der unterschiedlichen Geschwindigkeit der umströmenden Luft: Unterdruck an der Oberseite der Tragflächen erzeugt einen Sog und „saugt“ das Flugzeug nach oben; Überdruck anderen Unterseite „drückt“ von unten.

Schüler am Rundlauf
Schüler experimentieren am Rundlauf

Fliegen im Experiment

Messt im Experiment den Auftrieb am Versuchsflugzeug – oder, je nach Neigung der Tragflächen, auch den Abtrieb! Kommt dabei dem bei Piloten gefürchteten Strömungsabriss auf die Spur: Ermittelt als angehende Luftfahrt-Pioniere Auftriebs- und Widerstandskraft für verschiedene Anstellwinkel! Und untersucht, welchen Einfluss Flügelklappen auf den Auftrieb haben.

Und was glaubt ihr: Wie viel Watt leistet ein Vogel gegen die Luftströmung, um fliegen zu können? Rechnet es aus: anhand der einfachen Formel Leistung (Arbeit pro Zeiteinheit) = Kraft x Geschwindigkeit. Die Werte könnt ihr zuvor am künstlichen Vogel am Rundlauf ermitteln.

Viel Spaß beim Experimentieren!


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Experiment­beschreibung Physik des Fliegens (http://www.dlr.de/schoollab/Portaldata/24/Resources/dokumente/go/fliegen.pdf)
Der Rundlauf (http://www.dlr.de/schoollab/Portaldata/24/Resources/videos/go/vogel.mpg)