 Wir kommen zum nächsten Talk über Aerodynamik. Unter uns Modellbauern gilt es, dass mit genügend Leistung auch in Ziegelsteinen fliegt. Aber es geht auch mit weniger Leistung und mit Aerodynamik, dass Dinge halt eben schöner fliegen. Und darüber spricht Nabla. Er studiert Physik, ist passionierte Modellbauer, Modellflieger und das ist eine ganz tolle Kombination, dass eben jemand, der nicht nur Spaß am Bauern und fliegen hat, sondern auch weiß, was er tut und Ahnung über Aerodynamik hat. Nabla ist bei uns im Entropia, in Karlsruhe, macht dort viele physikalische Dinge, hat einfach Ahnung von solchen Sachen und erzählt jetzt über Aerodynamik. Applaus für Nabla. Ja, hallo. Danke für die Einleitung. Ja, ich rede heute, wie man mit weniger Schubzeug zum Fliegen bringt. Ich hoffe, der Deutsch ist die richtige Sprache, ich habe das gerade nochmal gefragt. Ist jemand hier, der unbedingt Englisch braucht? Gut. Wie gesagt, wenn wir jetzt nur... Dann fangen wir an. So, mit genug Schub fliegt alles. So, dann fangen wir mit heißer Luft an. Es kommt, weil ich ja auch Physiker bin, mag ich formeln und so ein bisschen Theorie vorne weg. Das Wort Aerodynamik kommt von Aero, das ist griechisch für Luft und Gas. Und Dynamik, das ist griechisch für Bewegung. Wir haben so ein Fable für griechisch in der Physik. Und die Felder, die das dann so übernimmt, das ist dann die statistische Physik und die Thermodynamik. Und dann befindet man sich so in der Größenordnung 10 hoch 23 Teilchen, dann nähert man immer mal schön, weil 10 hoch 23 Teilchen will kein Mensch berechnen und guckt sich so makroskopische Verhalten an. Da gibt es also Temperatur, Druck und so die Sachen, die damit einherkommen. Die Thermodynamik und die statistische Physik kommt aus der klassischen Physik. Also Mechanik und Lagrange und das Schöne, was so Newton erzählt hat, ist halt dann eine, ich approximiere das jetzt mal auf ganz, ganz viele Teilchen und gucken wir mal an, was da passiert. Weil wir alle uns in Luft bewegen, ganz immer, das ist ziemlich, wenn man es nicht tut, hat man ein Problem. Ist das so eines der fundamentalen Gebiete, sobald man sich mal irgendwie schneller als eine Pferdekutsche bewegt. Und ist deshalb auch relativ alt. Gasmaschinen ist noch immer so ein Thema, da steckt auch Thermodynamik und Strömungsdynamik drin, also unsere Dampfmaschinen, Automotoren, wie sie alle heißen, Turbintriebwerke, ganz tolles Zeug. Ja, die funktionieren auch irgendwie alle mit bewegenden Gasen und folglich ist das dann ein sehr interessantes und auch technisch gut nutzbares Gebiet der Physik, weshalb da auch schon sehr lange drin geforscht wird. Ich komme jetzt zu noch mehr heißer Luft und jetzt fängt es dann an für mich auch langsam interessant zu werden. Ich möchte drei Gleichungen vorstellen, die so alles möglichst, also die Grundlagen beschreiben. Das eine ist die ideale Gasgleichung da oben. Die stehlen wir uns mal kurz aus der Thermodynamik und das sagt im Endeffekt, ja, wenn wir mal ein ideales Gas annehmen, jedes Gasatom hat keine Ausdehnung und die stecken wir alle in so einen Topf und wir wollen gucken, was so passiert, wenn wir die Parameter unseres Topfes ändern, also so an der Temperatur drehen oder am Druck drehen oder mehr Teilchen reinstecken, dann gehorcht dieses Ding näherungsweise dieser Gleichung. P ist der Druck, V ist das Volumen, N ist die Teilchenzahl, R ist eine Konstante, die uns nicht interessiert und T ist die Temperatur. Das heißt, wir sehen, wenn wir die Temperatur hochschrauben, wird unser Druck größer, mal wenn wir das Volumen konstant lassen und das Volumen wird größer, wenn wir den Druck konstant haben wollen. Wenn wir mehr Teilchen reinstecken, passiert der gleiche und weiß was. Die Kontinuitätgleichung beschäftigt sich mit strömenden Gasen. Das heißt, wenn wir eine Fläche F1 haben und damit eine Geschwindigkeit V1 Teilchen durchgehen, mit der Geschwindigkeit V1 Teilchen durchgehen, dann sollte das möglichst konstant sein. Aber wenn wir jetzt unsere Fläche verkleinern, muss die Geschwindigkeit größer werden, weil wir sonst Probleme mit unseren Gas kriegen, andersrum genauso. Die Bernoulli-Gleichung sagt uns was über den Druck. Die Bernoulli-Gleichung ist das eine an der Strömungstechnik und Strömungsdynamik, die gegen unsere Intuition so ein bisschen geht. Und das ist der Gesamtdruck ist konstant. Immer, wenn wir in unseren Randbedingungen, die sehr langsam unterwegs sind, im Gegensatz zur Schallgeschwindigkeit und in der Bedingung, dass wir diese ideellen Gase da beachten. Das heißt, wenn ich jetzt Luft beschleunige, dann sinkt der Druck, den diese Luft hat, der statische Druck. Und wenn ich diese Luft verlangsame, dann steigt der Druck wieder. Man denkt ja mal, das ist umgekehrt. Ich puste und dann muss ich ja Kraft aufwenden. Also ist der Druck in diesem Strömungsgas größer, ist es aber gar nicht. Dazu komme ich dann gleich noch mal. Und das ist so die Bernoulli-Gleichung bestimmt sehr, sehr viel, wie man in der Strömungsdynamik denkt und arbeitet. Dann haben sich Menschen ausgedacht, weil Menschen irgendwie gut gucken können, haben sich Menschen ausgedacht, so hey, so Linien und Grafen wären doch mal ganz cool. Also hat man sich die Stromlinie ausgedacht. Die Stromlinie beschreibt den Weg eines infinitizimal kleinen Volumelementes durch meine Apparatur. Und ist eventuell etwas irreführend, denn man denkt irgendwie mehr Stromlinien heißt dichtere Luft. Das heißt aber gerade das Gegenteil, weil wir Bernoulli haben. Dichtere Stromlinien heißt höhere Strömungsgeschwindigkeit. Höhere Strömungsgeschwindigkeit über Bernoulli heißt kleinerer Druck. Man sieht auch, unsere Kontinuität-Gleichung ist in diesem Bild auch einigermaßen erfüllt. Also wir haben am Anfang kommt jetzt Luft rein mit D1 da drüben und wird durch unseren Roter beschleunigt. Und der Durchmesser D2, wenn das so kreisscheiben sind, merkt man, meine Fläche hat sich reduziert, obwohl meine Strömungsgeschwindigkeit ist höher, deshalb gilt meine Kontinuität-Gleichung immer noch. Und das merkt man, also wenn man so hinter Turbinen-Triebwerken steht, dann merkt man, so der Einlass ist größer als der Auslass. Das ist der Grund. Jetzt komme ich zu dem eines der bekanntesten Experimente der Strömungsmechanik und das ist das Venturiroir. Der Druck ist hier sehr so dunkler, umso mehr Druck ist da. Und wir merken, okay, wenn wir jetzt ankommen, dann muss unsere Strömung beschleunigen, um durch diese Öffnung zu kommen. Und wenn sie das tut, muss sie schneller werden. Wenn sie schneller wird, um die Kontinuität-Gleichung zu erfüllen und wenn sie schneller wird, sinkt der Druck. Und bei V2 haben wir eine große Geschwindigkeit und einen kleinen statischen Druck. Die Bernoulli-Gleichung ist effektiv die Energieerhaltung für Strömung, weil statischer Druck kann mit Energie der Teilchen in Verbindung gesetzt werden und dynamischer Druck ist im Endeffekt einfach nur die Strömungsgeschwindigkeit meiner Teilchen und das Ganze summiert, gibt mir kinesische Energie, eben nicht relativistischen Grenzfall, von dem wir hier mal ausgehen dürfen. Und dann steht da unser Venturiroir. Das Gleiche gilt natürlich, wenn wir da jetzt ein Strömungsding reinstellen. Anstelle der Wände haben wir jetzt, die Wände haben wir gegen unendlich geschickt. Das heißt, wir stinken in einem Rohr mit unendlich großem Durchmesser. Und wenn wir uns das vorstellen und da so ein Ding in die Mitte stellen, ja gut, dann ist der Querschnitt, durch den unsere Luft jetzt strömt, ganz klein, ein bisschen kleiner. Kontinuität-Gleichung draufschmeißen, Bernoulli-Gleichung draufschmeißen und wir haben folgendes Bild. Und dann haben wir hier einen Druckabfall, bei dem die Luft beschleunigt wird und auf dem anderen Seite wieder so ein Druckanstieg, bei dem es verzögert. Das ist relativ linear zu dem Durchmesseränderung meines Geräts, was ich da reinstelle. Und führt zu ungefähr folgendem Strömungsbild. Ich war so frei und hab das mal so nach, nach dem Daumen mal da hingemalt. Wenn wir uns den Druck da drüber vorstellen, dann sieht der ungefähr so aus. Wir sehen wieder, also die Strömungslinien, die drückt es da vorne so ein bisschen zusammen und wenn das die Strömungslinien zusammen drückt, dann sinkt unser Druck. Und genauso, wenn die Strömungslinien wieder auseinandergehen, dann steigt unser Druck auch wieder. Und ich sage das hier so häufig, weil das eine Sache ist, die alle Menschen immer falsch machen, wenn sie damit anfangen, und ich auch. Und das braucht so eine Weile, bis das in den Kopf kommt. Aber wenn, dann sieht man diese Strömungsbilder und kann sich dann freuen. Es gibt noch so einen coolen Effekt. Damit hat sowieso sogar ein Modellbauer mal einen Flugzeug gebaut. Das Flug ist auch sehr interessant. Das ist der Magnusseneffekt. Das ist der Segelschiff von zu bauen. Das wären effektive Segelschiffe, wo so ein Mast so eine große stehende Trommel wäre. Die hätte sich gedreht. Damit hätte man dann auch Vortrieb erzeugen können. Das ist diese Idee. Ich habe jetzt eine Oberfläche und die hat Reibung. Und diese Oberfläche kann zur Luft mitnehmen. Und wenn ich jetzt anfänge, meinen Rotor zu drehen, dann zieht der meine Strömlinien in oben rum, weil sich der sich ja dreht und die Luft so mitgenommen wird von dem Rotor. Und da unten arbeitet der Rotor entgegen meiner Strömungsrichtung. Und dann staut sich da die Luft ein bisschen auf. Und das sieht man wieder in der Strömungslinien. Nicht Druck, sondern Geschwindigkeit halten die an. Und wenn nur die Gleichung. Ist ein tolles. Ist eine tolle Idee. Also dieses Flugzeugflog, absolut komisch. Und nicht wirklich kontrollierbar. Aber es flog. Und als Flügel hatte er zwei Kentucky Fried Chicken Becher. So dran gedübelt. Und ein Motor dran drehte sich. Flog nicht gut, aber es fliegt. Also mit genug Schub fliegt alles. Und es fliegt. Also, ja. Widerstand ist weglos oder vielleicht auch nicht. Wenn wir jetzt so eine Platte in unseren Luftstrom halten, was passiert denn dann? Das Kind-Experiment. Wir sind auf der Autobahn, Fenster runter, Hand raus. Super Experiment kann ich allen Menschen empfehlen. Dann kann man das so merken. Wenn ich meine Hand so rein halte, dann ist da direkt vor meiner Hand praktisch keine Strömung. Dass es bei so die Strömlinien ankommt und erst mal komplett abgebremst wird. Dafür muss ich meine Hand da auch raushalten. Das ist wirklich, wirklich schwierig. Das steigt quadratisch, weil kinetische Energie muss in den Puls umgesetzt werden. Meine Hand muss sich da halten. Das heißt, ich muss den Impuls dieser Luft aufnehmen. Und weil ich mehr Luft... Also, wenn ich den Impuls von mehr Luft aufnehmen muss, steigt das ganze Ding quadratisch mit der Geschwindigkeit. Die Luft, die sich jetzt nicht direkt auf dieses Ding zu bewegt, denkt sich, da komme ich ja noch dran vorbei. Wenn ich langsamer bin als die Schallgeschwindigkeit, wovon ich jetzt hier mal ausgehe. Und dann bewegt sie sich halt so vorbei. Und die Luft, die dahinter ist, dann denkt sie sich, jetzt weiß ich ja nicht, was ich zu tun habe. Die kann jetzt dann nicht so wirklich mitlaufen. Und deshalb gibt es da so schöne Wirbel. Sieht man manchmal bei LKWs, wenn man sie an der Autobahn, an der Seitenstreifen, vorbeirauschen, dann sieht man das Gras. Es wird immer so mit dem LKW mitgerissen. Das sind diese Wirbel da, die entgegen meiner Strömungsrichtung tatsächlich dann zeigen. Auf die Form kommt es an. Das ist das Bild von vorher. Das ist mein Strömungskörper. Der hat irgendwie so eine CW-Wert. Das ist so die nächste Gleichung. Die kommt hoffentlich gleich noch von 0,0. Irgendwas, 3,4, sowas in der Größenordnung. Und diese Halbschale hat ein CW-Wert von 0,45. Man nimmt halt so diese Idee, ich habe jetzt eine Frontfläche und da ströme ich Luft drauf. Ich hoffe, das kommt gleich noch. Ich möchte jetzt im Endeffekt die Kraft, die auf meinen Teil wirkt, die das nicht in diese Strömung halte, von der Form des Teils abhängig machen. Und weil da die Techniker schneller waren als die Physiker, dann haben sie da einfach so eine Konstante reingesetzt und die mal gemessen. Und jetzt gibt es eine Tabelle und da steht für jeden möglichen Form drin, steht da diese Konstante dabei. Das kann man nachgucken. Dann gibt es noch so ein cooles Ding. Und das ist die Kamansche Wirbelschleppe. Also dem Burj Al Arab oder sonstigen großen Gebäuden macht die tierische Probleme manchmal. Die Leute in Taipei haben sich da was Cooles ausgedacht, also die Leute, die den Taipei 101 gebaut haben, haben sich da was Cooles ausgedacht zu. Aber ich glaube, da sind wir dann eher im Bauingenieurwesen und ich. Wenn ich jetzt also ein Körper in Strömungsstelle und ich habe den nicht komplett symmetrisch und alles wunderschön gleichmäßig, dann kann es vorkommen, dass die eine Strömung sich schneller ablöst als die andere und die Würbel, der da stehen bleibt. Das ist diese Kringel da, das sind meine Würbel, die da stehen bleiben. Und diese Strömung, die wirbelt, also weil es dann von der einen Seite abgelöst wird, zieht es dann die andere Seite hinterher und das ist so ein Kreislauf, der sich aufrecht erhält und diese Strömung, die wirbelt dann da so hin und her. Und wir sehen diese Delle, das ist die Delle in der Geschwindigkeit der Strömung, wenn ich sie hinter meinem Objekt messe. Die Geschwindigkeit, die ich da abbaue, geht in Wärme von meinem Gas verloren, damit biegen sich die Physiker in der makroskopischen Welt ihre Energiehaltung immer wieder hin. So, ah, das Wärme, das ist okay. Wie gesagt, geht alles nicht für relativistische Geschwindigkeiten und nicht für kleine Systeme. Aber davon will man hier nicht ausgehen. Es gibt so ein cooles Verhältnis, dieses Verhältnis der Länge zu dem Abstand, zu der Höhe dieser Würbel schleppen, das ist irgendwie immer 2,8 irgendwas. Und das ist bei jedem System so, egal ob das ein Wolkenkratzer ist oder der Faden von Autoantennen. Also wenn man sich tatsächlich mal beim Auto mit der richtigen Geschwindigkeit unterwegs war, dann hat man vielleicht so mal einen Summen gehört, weil die Antenne angefangen hat zu wackeln, weil hinter der Antenne genau so was passiert ist. So sieht das dann in groß aus. Das ist eine Insel, irgendwo im Atlantik. Ja, das war die NASA, war so freundlich, dieses Bild zu machen und man sieht wunderschön, also diese Würbel, die der Wind dahinter sich herzieht, die Insel bleibt stehen, der Wind bewegt sich. Das geht auch andersherum, das ist dem Wind scheißegal und dem Ding auch. Gut, der Insel wäre es jetzt nicht egal, ob sie sich bewegt oder nicht, aber für uns Aerodynamiker ist das dann wurscht. Weshalb Windkanalexperimente funktionieren. Auf so ein Ding, was man ganz gerne mal braucht. So, jetzt gucken wir mal genauer hin und wenn wir uns so genauer mit unserem Objekten beschäftigen, kann man polieren, bis der Arzt kommt. Ich habe es getan, ich bin Segelflieger und da darf man polieren, bis der Arzt kommt, an diesen Flügeloberflächen. Aber selbst wenn man ganz genau hinguckt, sieht das noch so aus, wie ich das da oben angezeichnet habe. Man muss dann manchmal mit einem besseren oder mit einem schlechteren Mikroskop hingucken. Aber im Endeffekt sieht das immer alles so aus. Und wenn wir uns jetzt so angucken, dann setzt sich da in diese kleinen Ecken und Kanten, hängen sich da so meine Luftmolekulien, hängen sich da fest und dann gibt es manchmal so, dann kann ich halt nicht mehr gerade aus, sondern ich stoße da mit Luftmolekulien zusammen und es ist irgendwie total grauenhaft. Das heißt, meine Strömungen werden dann manchmal so laminar und manchmal so turbulent. Und wenn sie turbulent sind, zittert meine Luft also quer in der Gegend herum. Das ist auch so eine Sache, die bei Strömungen passiert. Und das ist dann so das Gebiet der Grenzschichtphysik. Da sind auch Doktorarbeiten verloren gegangen in diesem Gebiet. Es ist unglaublich, wie viel Arbeit man da reinstecken kann und was dann da so bei rauskommt. Ja, dann mache ich gleich mal mit der Grenzschicht weiter. Diese Grenzschicht davon gibt es so mehr oder minder zwei Stück, die in der Aerodynamik von Interesse sind. Und das ist die Laminare und die turbulente Grenzschicht. Ich habe hier aufgezeichnet die Geschwindigkeit des Gases in Abstand von meiner sich nicht bewegenden Oberfläche. Und wie wir sehen, an der Oberfläche ist es Null, also meine Luftteichen kleben auf meinem Ding fest. Da ist also die Geschwindigkeit Null relativ zu meinem Profil. Aber wenn ich weiter weggehe, dann stoßen weniger Luftmoleküle mit weniger langsamen Luftmolekülen zusammen und die Geschwindigkeit nimmt zu. Aber weil ich bei der laminaren Strömung kaum Senkrechtbewegung habe zur Strömung, nimmt das schön linear zu und irgendwann bin ich bei meiner Strömungsgeschwindigkeit von meiner umgebenden Luft. Bei der turbulenten Strömung habe ich viele Teichen, ich habe viel Bewegung senkrecht zur Strömungsrichtung. Weshalb mein Effekt viel weiter nach oben raus wandert. Also die turbulente Grenzschicht ist dicker. Sie hat aber auch mehr Energie. Wenn man sich jetzt mal anguckt, welche Fläche ich da eingezeichnet habe zwischen der geschrichelten Linie und dem einen Ding, dann wird man feststellen zwischen der laminaren ist weniger Fläche eingeschlossen als zwischen der turbulenten. Die turbulente hat also tatsächlich viel Energie von einem Druck umwandeln kann. Das heißt, die turbulente Grenzschicht ist in der Lage, höhere statische Druckanstiege zu überwinden ohne abzulösen. Die laminare lüster dann doch gerne mal ab. Dazu komme ich dann später noch mal, wie man das technisch ausnutzt. Ja, wenn man jetzt mal so eine Platte wie so seine Hand beim Autofahren jetzt nicht so, sondern so in den Wind hält, dann passiert ungefähr Folgendes. Ich habe also, gut, meine Hand müsste ich jetzt eine Platte approximieren, wenn ich das jetzt mal tue, werde ich relativ lange eine laminare Grenzschicht behalten, aber irgendwann hört das halt mit dem laminaren auf, weil ich immer mehr Reibung habe und es wird chaotischer und dann kann sich die laminare Grenzschicht nicht mehr halten und schlägt eine turbulente Grenzschicht um. Das Interessante hierbei ist, dass das an einem Punkt passiert. Das ist kein so ein Diffuserübergang, wie man das vielleicht erwarten würde, weil vielleicht immer mehr Querkräfte dazukommen, sondern das ist wirklich so ein Punkt und das ist dieser Umschlagpunkt. Und dahinter gibt es eine turbulente Grenzschicht. Die laminare Grenzschicht geht dann so auf einen Mikron oder so was zurück. Das kann man so vernachlässigen, weil man Physiker ist, das darf man. Ja, dann haben wir so eine turbulente Grenzschicht, die ist dicker, wie wir vorher auch schon gesehen haben und die hat so ein bisschen mehr Energie. Was heißt, dass diese Energie muss irgendwo herkommen, weil Energieerhaltung, also muss die Energie aus meinem Flugzeug kommen. Wenn ich jetzt ein Segelflugzeug bin, dann verliere ich halt mehr potenziell Energie vom Höhe. Wenn ich jetzt ein Segelflugzeug bin und ein Motor habe, dann muss ich mehr Gas geben. Ziemlich straight forward. Ja, dann kommen wir zum nächsten Ding und das mögen Flugzeuge ganz und gar nicht. Das ist die Strömungsablösung. Wenn man mal so seine Hand wieder in den Wind hält und jetzt mal dreht und irgendwann merkt man so, hinter der Hand wird es dann ziemlich still, was die Lufterstürmung angeht, wenn man das nur so ein bisschen macht, dann merkt man, wie die Strömung auf der Hand folgt und dann irgendwann hört es auf. Das gilt natürlich auch für Flügel, weil Flügel nichts anderes sind als umgeformte Hände. Der Mathematiker würde sagen, der Finger ist isomorph zu einem Flügel, weil ich ihn ohne zu zerreißen in ein Flügel verformen kann. Das mag der Finger nicht so, aber den Mathematiker ist das egal. Gut, auch hier wieder finden wir, dass nicht so ein kontinuierlicher Prozess ist, wie man sich vielleicht vorstellt, sondern dass das sehr abrupt passiert. Die Strömung liegt an oder sie ist abgelöst, aber sonst ist dazwischen halt nicht viel. Ich habe jetzt auch mal diese senkrechten Dinger, die da auf meinem Profil stehen, sind die Geschwindigkeiten der Luft in Strömungsrichtung. Wie wir sehen, wenn es abgelöst ist, kriege ich Strömung, die entgegen meinem ursprünglichen Strömungsrichtung strömt. Das muss vor meiner Oberfläche kommen. Ich muss da wirklich viel Arbeit rein investieren, weil ich als die ganze Luft, die jetzt da ankommt, bremsen und umdrehen muss. Deshalb auch irgendwie ist das scheiße, weil ich jetzt auf einmal, deshalb sind Flugzeuge so geformt, wie sie geformt sind, wenn ich eine Wand durch Luft schiebe, muss ich die ganze Luft vor mir wegschieben und das kostet viel Energie. Wenn man dann auf die Spritrechnung guckt, ist das scheiße. Wenn man dann zusammen geht und dann habe ich möglichst wenig Luft bewegt und nur das Flugzeug und das kostet wenig Sprit und alles ist gut. Die Strömung, die halt so hinter diesem Ablösepunkt kommt, die tut so, als ob die abgelöste Strömung mehr oder weniger mein Flügel wäre. Was auch ganz interessant ist. Das heißt, wenn ich abgelöste Strömung erzeuge, dann tut der Rest der Luft so, als ob da einfach Flügel wäre. Das ist der Wurst, ob da abgelöste Strömung ist oder nicht. Das ist mehr so ein kontinuierlicher Prozess, aber diese Dicken sind nicht sonderlich hoch. Die gehen so in vielleicht 10-20% der Profiledicke während dann solche Strömungskissen, die dann turbulente Grenzschichten sind, mehr oder minder, auf der abgelösten Strömung und darüber kommt wieder ganz normale strömende Luft. Das ist auch so ein Prinzip der Lokalität in der Physik. Nur dein nächster Nachbar beeinflusst dich. Das Ding dahinten, dann merkst du nicht, bis halt irgendwie diese Wirkung der nächsten Nachbarn bis zu dir durchpropagiert ist. Ja, gut. Mal weiter. Die Reynoldszahl. Ja, das ist so eine Zahl, die hat man sich halt mal wieder ausgedacht, damit man sich das hingefreckelt bekommt. Wenn ich nämlich jetzt ein Modellflugzeug habe, dann fliegt mein Modellflugzeug mit 10, 15 Meter pro Sekunde oder sowas, also nicht sonderlich schnell. Wenn ich wirklich, wirklich leicht baue und diese Hallenflieger habe, dann fliegen die auch schon bei 2 Meter pro Sekunde. Die Luft verhält sich aber deutlich anders, wenn ich jetzt mit 2 Meter pro Sekunde oder mit 200 Meter pro Sekunde unterwegs bin. Und weil man ja jetzt kein Windkanal bauen will, wo eine 747 reinpassen muss, sondern möglichst die 747 auf etwas zusammenschrumpfen will, dass man dann so in den schönen Windkanal in den Labor reinstellen kann, muss man sich dann überlegen, wie ich das mit der Länge, die ich jetzt an diesem Modell sehe, kann ich denn auf mein großes Objekt übertragen. Und dazu hilft die Reynoldszahl. Wenn die gleich ist, man kann das mit so ein paar Parametern erreichen, ich erkläre das gleich, was das bedeutet, kann ich das, was ich beim einen Ding gemessen habe, ohne große Probleme aufs andere übertragen. Und ich erkläre jetzt, was diese Variablen sind. RE ist meine Reynoldszahl, L ist eine spezifische Länge, nicht weiter spezifiziert. Bei Flügeln ist das so die Tiefe meines Flügels, also von der, vom Anfang an der Kante bis zur Hinterkante, das ist die Tiefe meines Flügels, das nimmt man so als Referenzlänge. V ist die Geschwindigkeit, meine strömende Luft, Ro ist die Dichte und Mü ist die kinematische Zähigkeit meines Mediums. Das ist so, wie viel Reibung ist klebrig und wie viel Reibung ist, naja, einfach so so Oberflächenreibung, wie man über Sandpapier drüber streift. Denn Luft ja, kann klebrig sein. Wenn man sich Wasser anguckt, das ist schon ein deutlich besseres Ding, Wasser hat eine viel größere kinematische Zähigkeit, weil ich im Wasser viel mehr Reibung betrachten muss, als wenn ich das jetzt in Luft mache. Und Wasser, für das Ding gilt das auch, es hat ein strömendes Medium, hat eine andere Dichte, hat eine andere kinematische Zähigkeit. Das heißt, ich kann mein L und mein V jetzt so einstellen, dass meine kinematische Zähigkeit und meine Dichte von Wasser zum Beispiel das Gleiche beschreiben würden, als wenn ich jetzt mit Mach 0,8 durch meine Luft bewege. Weshalb man Flugzeuge im Windkanälen ganz gerne auch unter Wasser steckt. Um dann halt so Strömungen zu gucken und dann so etwas übertragen zu können. Ja, ich habe einmal so ein paar Zahlen aufgeschrieben, weil sonst kann man sich das nicht vorstellen. So für Segelflugzeuge sind es 200.000, Segelflugzeuge sind so 600.000, weil der Flügel länger, aber auch die Geschwindigkeit größer wird. Sportflugzeuge sind dann nochmal so ein Tackenschneller, das geht dann so bis 10.000 hoch und Verkehrsflugzeuge fangen bei 10 Millionen hoch, das sind dann so die Learjets, also ob man das noch Sportflugzeug nennt und so Verkehrsflugzeuge von 10 bis 50 Millionen. Ist wie gesagt wieder so ein Wert, den gucke ich in der Tabelle nach, das hat man einmal ausgerechnet und das dann nie wieder. Das kann man immer in Zug vergleichen. Habe ich jetzt in die richtige Richtung oder was ist hier los? So, Luft ist noch kompressibel, merkt man vielleicht, wenn man mal einen Reifen aufgepumpt hat. Das betrachten wir hier nicht. Wenn man das allerdings betrachten muss, kommt die Machschezahl ganz praktisch. Die sagt nämlich, wie schnell bin ich denn zur relativen Geschwindigkeit von Informationsausbreitung in meinem Gas? Wir nehmen mal davon an, dass das Vortonen keinen Einfluss haben, weil es halt Informationen jetzt nicht durch Fotos beschrieben wird, sondern durch die Ausbreitung von Druckwellen in meinem Medium und das ist schall. Und wenn ich halt schneller bin, als diese Ausbreitung, dann weiß das Luftteichchen nicht, dass da ein Flugzeug ist, bis da ein Flugzeug ist. Was zu ganz komischen Sachen führt in der Strömung, aber das wollen wir uns alles nicht angucken. Nächstes Jahr. Die wird halt sehr klein, wird diese Zahl klein. Ich kann sie also vernachlässigen, wie das Physiker so ganz häufig und ganz gerne tun. Ja, und wenn diese Zahl größer wird als einst, dann haben wir so Überschaltflugzeuge, davon gab es in der Zivilgesellschaft irgendwie mal zwei. Im Militek findet man die durchaus häufiger, weil da denkt man sich, ja, schnell ist cool, dann hat man die Spritrechnung gesehen und dann dachte man sich im Zivilflugverkehr ja, ist vielleicht doch nicht so cool. Außerdem gibt es was so Lärm und was man dann beachten muss. Ja, und jetzt bin ich mit meinem Theoretal Gott sei Dank jetzt fertig. Wofür soll das gut sein? Ja, Luftfahrt. Was denn sonst? Alles andere ist unbedeutsam. Also Luftfahrt und für alles andere kann man eh schon einmal vergessen. Zu meiner Ansicht. Okay, warum fliegt ein Flugzeug eigentlich? Also ich habe hier ein sehr schnelles Auto und ich habe ebenfalls eine sehr schnelle Maschine und was ist denn da der Unterschied? Also eine fliegt das andere nicht. Gut. Und sonst, was ist so ein großes Merkmal, was wir nicht auf irgendwie in der ersten Approximation runden dürfen? Also das sind beides Kugeln für Physiker. Gut, das eine ist gleich mehr ein Zylinder, aber so, wir approximieren das mal als Kugel oder als Zylinder. Und was ist dann so der große Unterschied? Der Flügel. Ich hatte das gehofft, dass ihr das gewusst hättet. Also hätte man ja auch sehen können. Gut. Der Flügel, ja, das ist so ein Ding, das hält man in die Strömung aus, das ist ein Quertriebskörper, weil er eine Kraft senkrecht zur Strömungsrichtung produziert. Und bei diesem Flügel kommt es wie auf vieles auf die Form an und die Form wird in erster Nährung mal durch das Profil beschrieben. Das Profil habe ich mir selber ausgedacht, weil Inkscape halt schöne Linien kann. Davon gibt es unglaublich viele. Also jedes Flugzeug hat in seiner Entstehungsgeschichte Tausende Profile durchprobiert und in denen hat man so lange gefrickelt, bis es gepasst hat. Und man denkt sich so, die Physik könnte ja heutzutage alles berechnen. Nee, wir frickeln halt immer noch so rum bis es passt. Heute machen wir das halt auf dem Computer und prüfen es dann halt ein paar Mal, weil Windkanäle sind teuer und die Menschen, die das betreiben, auch. Ja, aus einem Profil ist ein Querschen durch den Flügel entlang der Strömungsrichtung und den Charakterieren zwei Werte, den CA und den CV-Wert. Weil ich hatte ja gesagt, es gibt diese Gleichung, die beschreibt diese Kraft, die auf so einen Körper wirkt. Für den CV-Wert wäre es die Widerstandskraft und wenn wir den CV-Wert durch den CA-Wert tauschen, dann ist auf einmal die Auftriebskraft und so normiert sich alles auf diese einheitenlosen Faktoren und dann kann man sich diese Faktoren angucken und stellt schöne Zusammenhänge fest. Hier, was in dieser Strömungsdynamik drinsteckt, also die Navier-Stokes-Gleichungen sind ein ungelöstes Problem der Mathematik, wenn sich jemand dem annehmen will, ein Institut stellt dafür eine Million Euro Preisgeld aus, eine geschlossene Lösung der Navier-Stokes-Gleichung zu finden. Ich kann also alle anhalten, bitte tut es, das lohnt sich. Es haben schon viele Leute probiert, muss ich dazu sagen. Ja, und das Profil bestimmt maßgeblich die Eigenschaften meines Flugzeug. Wenn ich noch Deutsch könnte. Wenn ich jetzt so eine Strömung um so ein Profil mache, dann sieht die ungefähr so aus. Beachten, na, aneinander liegende Linien bedeuten hohe Geschwindigkeit. Wo haben wir also hohe Geschwindigkeit? Da vorne. Und das ist weil meine Luft jetzt eigentlich aus dem Weg muss und weil sie aus dem Weg muss und ja, dann wird sie schneller, weil sich sonst die Kontinuität-Gleichung nicht erfüllen lässt. Sagt jetzt der Physiker, weil er jetzt alles auf diese Gleichungen zurückführt. Das ist natürlich nicht ganz der Fall, und dann hinten strömt die wieder auseinander und alles ist schön. Was macht das jetzt mit meinem Profil? Also jetzt strömt er jetzt Zeug rum, was säuchen damit? Das ergibt mir eine Druckverteilung. Und das jetzt der Knackpunkt, weil ich will ja einen Auftrieb produzieren, damit dieses Flugzeug vom Boden hochhebt. Und wenn ich mir jetzt angucke, wie kriege ich das hin, jetzt kann ich mir den statischen Druck auf dem Profil angucken. Und der statische Druck ist Kraftmalfläche und wenn diese Kraft in die richtige Richtung zeigt, wenn ich genug Fläche habe, dann hebt mir das Ding vom Boden hoch. Und das ungefähr so eine Druckverteilung an so einem Profil, die Pfeile zeigen in die Richtung von der Kraft. Und wir merken, ho, ein Flugzeug sitzt nicht auf einem Druckkissen, sondern wird nach oben gesogen und nicht nach oben gedrückt, wenn man sich diesen Grafen hier richtig interpretieren kann. Und das komisch, das denkt man sich gar nicht. Man denkt so, ein Flugzeug sitzt auf einem Luftkissen, wenn man sich das um der Fall für das Flugzeug, wenn man sich das natürlich wieder global anguckt, dann sitzt es wieder auf einem Luftkissen, weil Druckverteilungen und Aerodynamik und das eklig, aber so, wenn man sich das mal für den Flügel und nur für den Flügel anguckt, dann wird das Flugzeug nach oben gesogen. Ja, und dann sieht dann, guckt man sich so eine Grenzschicht an, ich habe das jetzt riesig aufgeblasen, so Grenzschichten werden nicht viel dicker als so was. Folglich, ich habe das jetzt hier mal aufgeblasen, wenn wir jetzt hier hinten wieder runterkommen, dann gibt es so einen Druckanstieg. Und der Druckanstieg führt dazu, dass sich die laminare Grenzschicht nicht mehr am Profil halten kann und die zur Turbulenten-Grenzschicht wird. Das hat passiert auf der Unterseite auch erst später, weil es da einen größeren statischen Druck gibt und der Anstieg kleiner ist, und das hat passiert der Umschlag später. Ja, dann fließt da diese Grenzschicht dahinten ab, das sind dann so viele kleine Wirbel, irgendwann legt sich das, das ist dann Wärme. Ja. Und dann denken wir uns, ja gut, was können wir denn so machen, jetzt kommen wir so an und wenn sich einer jemals die Concorde angeguckt hat, wie die starten, das ist ein wunderschönes Bild, dann kommt diese Nase hoch und dieser riesige Deltaflügel steht dann in der Luft und das ist auch der einzige Grund warum dieses Ding abhebt. Wenn man einfach diesen Deltaflügel so einfach durch die Luft laufen lassen würde, ohne den anzustellen, würde die Concorde nie vom Boden hochkommen. Ja, wie kann ich dann meinen Auftrieb erhöhen, wenn ich vom Boden hoch will, ja, ich stelle den an, wenn man die Hand wieder so wunderschönes Experiment sollten alle mal tun oder mindestens schon mal gemacht haben, hoffentlich. Ja, dann stelle ich meinen Profil an und dann wollen wir uns angucken, was dann passiert. Also auf der einen Seite haben wir jetzt eine Grenzschicht, man sieht, die ist oben deutlich dicker und löst sich früher und schlägt früher um, weil ja, hier hinten, also die Strömung wird beschleunigt, aber hier hinten muss sie dann wieder einen Druckanstieg durchmachen und das schafft die laminare Strömung nicht sonderlich lange. Die schlägt zur Turbolenten um, die Schicht wird schön dick, damit sich die kinetische Energie der vorbeiströmenden Strömung in diese verlangsamte Strömung rein bewegt und wird diese Schicht relativ dick und dann fließt die wieder ab und solange ich das mit dem Winkel nicht zu übertreibe, ist auch alles gut. Man sieht auch unten, die Grenzschicht löst sich später, also schlägt später um, als es jetzt im normalen Anstellwinkel-Bereich so der Fall wäre. Ja, also wie sieht unsere Strömung aus? Halt so, ne? Die Grenzschicht wird wieder, ist halt so wieder so ein Trennending zwischen den beiden Prissumprofiten. Das ist das, das ist das, das ist das, das ist das, das ist das Trennending zwischen den beiden Prissumprofil und Strömung. Die Strömung strömt da so drum herum und noch ist alles gut. So, wie sieht so eine Druckverteilung aus? Das habe ich tatsächlich simuliert. X-Foil heißt das Tool, gibt es inzwischen in Version 0.99, läuft auf Linux ganz hervorragend, ist etwas gottig zu bedienen, weil es ein Konsolentool ist, aber es malt echt schöne Bilder. Wenn man also wissen will, wie man so was macht, kann man mich gerne nachher fragen und man sieht halt irgendwie so, ich habe wieder sehr viel Sogdruck. Man sieht diesen Knick im Druck bei dem Umschlag von dem, von dem, die Strömung schlägt um, das ist wo dieser kleine Knick in der ersten Linie ist, und da sieht man auch einen ganz starken Druckabfall bei meinem Sog. Der Druckabfall unten ist relativ vernachlässigbar, aber der trägt ja auch nicht so viel zu meinem Auftrieb bei. Aber wir haben halt hier vorne mehr Auftrieb, ich habe aber halt mehr Reibung und ich muss halt mehr Luft bewegen. Jetzt sagen wir mal ein bisschen mehr, mehr geht immer und mehr ist besser. Dann gucken wir mal das Anschicht, ja jetzt so die Grenzschicht, die schlägt noch schneller auf Turbulent um und dann kommt auch dieses Ding, was wir Strömungsablösungen nennen und dann verabschiedet sich die Grenzschicht von unserem Profil. Das ist halt halt so. Was macht das mit unserer Strömung? Das da. Wir kriegen also jetzt dieses Ding, als wenn wir unsere Platte da in den Wind halten, das funktioniert bei diesen Dingen auch ganz gut. Umso schneller ich bin, umso stärker ist dieser Effekt zu beobachten. Da gibt es uns so ein paar Kleinigkeiten, wo es dann so ein Bereich gibt, wo das besser ist und manchmal schlechter und dann gibt es so kritische und überkritische Reynolds Bereiche, die man sich da noch angucken kann. Dann können wir das in den nächsten Talk machen. Von daher passiert erstmal so eine Strömungsablösung. Ich habe so eine Rückströmung. Das ist jetzt scheiße für unseren Auftrieb. Also ich habe da unten jetzt relativ viel Druck, der produziert wird von meinem Profil. Das ist schon mal ganz okay, aber das Saugen funktioniert nicht mehr so viel, wenn ich da oben keine Luft habe, an die ich mich festsaugen kann. Und folglich ist dieses Druckfeld bei hohen Anstellwinkeln, jetzt hätte ich mit der Skalierung ein bisschen aufpassen müssen, und wir sehen, dass der Druck relativ schnell auf so einen konstanten Wert abfällt über das Profil, sobald sich meine Strömung ablöst. Und wenn ich das jetzt wieder nochmal ein bisschen extremer mache, dann kann man sich vorstellen, selbst dieser große Plotz da vorne, der hilft dann alles nix, und ich habe keinen Auftrieb mehr. Das ist bei so einem Flugzeug eher scheiße. Das haben zwei sehr unfreiwillig zwei französische Piloten im Atlantik gemacht. Der Computer hat den ein Fehler ausgespuckt dass sie vergessen haben, den Flieger wieder irgendwie auszurichten. Und dann sind die aus 35.000 Fuß in den Atlantik gefallen. Das ist ein Tragedier. Also Leute, knüppeln, klingen, denken. Also wenn ihr in einem Flugzeug seid und der Computer blinkt, waren vor sich rum, erst mal Nase wieder geradeaus. Aus so ein bisschen runter ist okay, dann liegt wieder überall Strömung an, alles ist gut. Also wichtig. Ja. Wie so eine Ablösung ist scheiße. Und vor allem, wenn ich jetzt mir die Concorde angucke, zum Beispiel, dann lag die irgendwie da so in der Luft. Da haben wir sich schon denken, da war die Strömung wahrscheinlich schon abgelöst. Wenn das da oben so bei diesen kleinen Einstellwinkeln passiert, dann war das auch schon da sicherlich lange der Fall. Und ja, ganz häufig kommt es vor in der Luftfahrt, auch da wieder im militärischen Bereich, wo andere Anforderungen gestellt werden. Kommt es halt häufiger vor, dass sich so die Strömung mal vom Profil verabschiedet. Und ich will das eigentlich nicht. Und wie mei das? Also ich muss der Strömung Energie zuführen. Diese Energie, die ist entweder kinetisch oder die ist potentielle Energie und in Form von potentielle Energie, Umgebungsdruck oder Geschwindigkeit. Wie mache ich das? Die erste Idee ist, ich habe das ja kennengelernt. Der führt dieser Strömung Energie zu, wenn ich oben gucke, unten auch, halt in die andere Richtung. Achso, ich muss den Vorflügel. Gute meine Vorflügel zuerst. Ja, ich lenke die Luft um. Ich hab so eine Schaufel und dann zwinge ich die Luft darum und dabei beschleunigt sie sich ein bisschen, aber weil ich da vorne relativ unbestürmte, ungestörte Strömung habe, hat diese Strömung recht viel Druck und zieht es dann darum und dann löst sich die Strömung nicht ab. Und das gut. Das hilft mir, meine Strömung länger am Profil anzulegen, weil ich jetzt mehr Energie reinstecke. Reibung ist mir jetzt egal. Also ich sage jetzt, okay, Triebwerk auf Volllast und gut ist. Ich will um diese Kurve rumkommen oder abheben oder so, bevor ich in diesen Tower reinfliege. Sprit ist mir jetzt erstmal egal. Ich will vom Boden hoch auftrieb mit Durchreibung eigentlich immer. Aber hier besonders. Hier sehen wir das, das ist diese schöne rote Fläche, dass dieser Vorflügel, der davor gesteckt wird, das ist ein Marineflieger, der darf also tatsächlich auf Flugzeugträger landen. Und das ist so einer der aufwendigsten und trainingsintensivsten Manöver, die so ein Marine-Pilot fliegen kann. Das ist eine Flugzeugträger-Landung. Ich habe auf so einem Heck von einem Flugzeugträger schon mal gelesen, so hinten auf dem Deck so, die auf diesem kleinen Streifen ist eine gute Ratschlag. Würde ich auch echt befolgen wollen. Also Power hat das Ding genug, das wissen wir nun, und dieser Vorflügel hilft also jetzt bei hohen Anstellwinkeln, dass ich vom Boden hoch komme. Die Windwalze, das war mein Magnuseneffekt, darauf wollte ich eigentlich raus. Ja, wir haben so eine Walze, die dreht sich und diese kinetische Energie, die wird auf die Luft übertragen und das Problem gelöst. Technisch ziemlich aufwendig. Aber theoretisch, ja, weiß ich nicht. Das ist ein theoretischer Ansatz. Das stand im Theoriebuch, sagt er, funktioniert. Ich habe gesagt, ja, das sagt jetzt meine Maschinenbauer. Ich meine, ich bin Modellbauer, vielleicht könnte ich es ja mal ausprobieren. Also fliegende Prototypen, gerne gesehen. Aber theoretisch soll das funktionieren. Es wird halt so ein Delta V hinzualdiert, das gibt meiner Strömung kinetische Energie, jetzt kann sie dem Druckanstieg folgen und bleibt an meinem Profil. Ja, diesen Spruch, den hat mir mein Werkstattleiter gesagt, als ich beim Polieren war und er die Bremsklappen ausgefahren hat und dachte, da halt doch mal die Klappe. Da habe ich dann auch anders interpretiert, bis er dann da stand. Da saß ich ja, die da, ja, die Klappen sind so eine Dinge, das haben Sie sicherlich alle schon mal gesehen, wenn man flugzeugenthusiastisch ist und mal bei Flughäfen rumsteht. Ja, es ist effektiv, ich verändere die Geometrie meines Profils und durch die Geometrie beschreibe ich die Eigenschaften, also kann ich, das wird so on the fly, kann ich Eigenschaften meines Profils verändern. Das ist super. Die technische Umsetzung ist dabei nicht ganz einfach. Da sind viele Kräfte am Werk, die sind hoch, es vibriert, aber das ist das Aufgabe der Maschinenbauer und ich meine, von daher. Hinterkantenmodifikationen ist da so das beliebteste Beispiel neben dem Vorflügel und das hat man sicherlich auch am häufigsten gesehen. Davon gibt es ganz viele Variationen, weil Menschen sind ja kreativ und wenn ich mir jetzt mal einfach als Referenz, das ist unser Profil ohne Klappe, wieder die Frühungslinien oben und unten, die entsprechenden Abstände, alles gut. Jetzt bin ich aber ein bisschen langsamer unterwegs und denke mir so, ja, also ich hätte ja jetzt genug Auftrieb, wäre ich schneller, aber jetzt bin ich langsamer und brauche jetzt mehr Auftrieb. Das passiert beim Landen und beim Starten ist es so, im Bereich habe ich wenig Geschwindigkeit, will aber trotzdem vom Boden hoch. Also mache ich die erste Idee, Klappe drauf. Die winkele ich da rein, wie so eine Hand, mir die Reibung ist mir jetzt wieder egal. Ich erzeige mir Auftrieb, das ist ja mein Ziel. Ja und dann sieht so die Strömung aus. Wir erkaufen uns diesen Auftrieb durch Reibung in Form von rückhafender Strömung, aber so grundsätzlich, warum sieht unsere Strömung ja noch relativ normal aus? Also bis zu diesem Klappenpunkt sieht die eigentlich aus wie immer. Danach halt nicht mehr, aber das ist ja das, was wir wollen. Dann gibt es natürlich dann auch andere Ideen, für die Spreizklappe, also man sieht sofort, dass das nicht unbedingt aerodynamisch ist, ist aber wie gesagt, jetzt auch egal. Die DC3 war so ein wunderschöner Vertreter mit Spreizklappen. Die wurden auch immer voll ausgefahren, wenn sie die Schwalzschirmjäger über die, die da ja abgesetzt haben. Das hat den Schwalzschirmjäger geholfen und das war auch für die DC3 ganz gut, weil so bei hohen Geschwindigkeiten aus dem Flugzeug springen nicht die beste Idee. Um Geschwindigkeiten runterzubringen, und dann mache ich halt sowas. Die Strömung dazu sieht so aus. Ich lenke hier Luft wieder mal nach unten ab. Das Schöne daran ist, meine Oberkantenströmung, also das, was obendrauf liegt, ist praktisch unbeeinflusst. Die merkt erst von der Spreizklappe, wenn sie auf der anderen Seite vom Profil ist. Von daher habe ich meine schönen Sogeigenschaften immer noch. Auf der Unterseite passiert jetzt mehr, weil ich jetzt die Luft einfach mal so ablenke, ohne dass sie wirklich viel Zeit hat, um darauf zu reagieren. Daher kaufst du mir mal wieder durch Reibung. Ja, auch so eine Möglichkeit, wie man das machen kann. Die Spaltklappe, und jetzt hat sich einer gedacht, so eine Normalklappe ist ja ganz geil, aber ich habe da ja so Strömungsablösung, ich kriege nicht so Strömungsablösung klein. Und da hat man sich gedacht, ja, jetzt kann ich hohe Luft mit einem hohen Druck von der Unterseite meines Profils durch meinen Flügel auf die Oberseite leiten. Und das hat meine Oberseite wieder mehr Energie, kann dem Profil folgen. Das funktioniert ein bisschen besser. Genau das hat er auch gemacht. Und das ist dann so die Strömung. Und wir sehen, die Strömung folgt wieder viel länger meinem Profil, als es das tatsächlich tut. Oder als das getan hätte ohne diesen Spalt. Wir haben wenig Verwirbelungen, aber also wir haben immer noch welche, aber besser als vorher. Und wir gekaufen es deshalb, dass der eine der Strömelinien jetzt von unten nach oben wechselt. Das ist ein bisschen, also nicht ganz so viel Auftrieb, wenn man sie genauso bauen würde wie eine Normalklappe, aber dafür weniger Widerstand. Und je nachdem, ich kann die Klappe einfach größer machen, dann habe ich wieder mehr Auftrieb bei weniger Widerstand und und und. Das ist halt ausprobieren, ausprobieren, ausprobieren, da kann man heutzutage auch nicht so viel rechnen. Ja, was einmal funktioniert, funktioniert sicher auch zweimal, oder? Doppelspaltklappe. Nicht beste Idee. Wir haben wieder weniger Reibungen, aber diese Konstruktion wird halt jetzt, der Maschinenbauer, der ärgert sich jetzt, weil diese immer Dinge, immer komplizierter, immer mehr bewegende Teile, alles muss zusammenhalten. Wenn so ein Ding beim Start abfliegt, dann ist Toderhose. Vor allem wenn das asymmetrisch passiert. Auf der einen Seite fliegt so eine Klappe ab und der Flieger macht den hier. Und bevor man es sich versieht, ist man wieder da, wo man angefangen hat. Ohne Flugzeug. Ja, ne? Der Herr Fowler hat sich dann auch was ausgedacht. Das ist dann der Fowlerflügel. Der ist wieder reibungstechnisch etwas besser. Und hat halt so, das wird immer Auftrieb, durch Reibungsbeiwert gerechnet. Und diese Zahl möchte man möglichst hoch haben, weil viel Auftrieb für wenig Reibung und das der Fowlerflügel einer so der besten Kandidaten, die das gibt. Ja, wir haben einfach so ein kleinen Flügel, unseren großen Flügel eingebaut und fahren den einfach hinten raus. Tolle Idee. Das haben wir gemacht. Man sieht also auch die Oberkantenströmung läuft so weiter, als ob das da ein großer kontinuierlicher Flügel wäre. Die Unterseite kann wieder auf die Oberseite, damit es folgen kann. Alles schön. Sieht dann ungefähr so aus. Und wir haben jetzt praktisch keine Verwirbelung mehr. Das ist super. Deshalb ist das da, neben Variationen von dem da, auch das, was man bei so Verkehrsflugzeugen hier so ein Bild sieht. Wir sehen wunderschön unseren Vorflügel, der da ausgefahren ist. Wir sehen das ausgefahrene Fahrwerk, das auch wichtig. Und halt unsere Fowlerklappen. Das da tatsächlich eine doppelte Fowlerklappe mit den oben liegenden Bremsklappen. Und dazu bin ich jetzt da nicht gekommen, die Folie zu machen, aber wenn man jetzt diese Bremsklappe aufmacht, dann habe ich im Endeffekt einen so großen Breitsding. Also unten kommt die Klappe raus, einfach nur Widerstand. Das ist schön, wenn man auf der Startbahn steht und dann stehenbleiben will. Nebst so einem Rückschub. Und deshalb, wenn man mal so die Sitzreihe so hinter der Flügelwurzel nimmt, bei Flügen und sich hinsetzt und dann bei der Landung rausguckt, kann man durch den Flügel gucken. Das ist gewollt. Also nicht erschrecken. Ja. Das nach A321, by the way. Und die Idee, die so ein Physiker hatte, als er sich so ein Profil angeguckt hat, der Flügel ist jetzt unendlich lang. Ja, ne? Das Problem, was wir so haben, ist, dass wir ganz viele Flugzeuge kennen, aber ich kenne keins mit einem unendlich langen Flügel. So, und jetzt haben wir das Problem ja, irgendwo muss dieser Flügel aufhören und wenn dieser Flügel aufhört, dann passiert da wieder Scheiß. Auf der Oberseite haben wir niedrigen Druck und auf der Unterseite haben wir hohen Druck. Und die Natur mag diese Unterschiede ja am allerweise nicht. Und dann passiert das Folgende. Also diese Strömung, also ich habe da jetzt so zwei Linien gemalt und die senkrechten Linien sind direkt übereinander. Das wäre so die ideale Strömung eines unendlich langen Flügels und die gestricherten Linien bei diesen Dingern ist die talsächliche Strömung. Das heißt, wir sehen, auf der Unterseite rückt es so ein bisschen in die Richtung des Flügelendels und auf der Oberseite rückt es so ein bisschen weg, weil an dieser Kante ganz viel Strömung von unten nach oben umschlägt. Das ist meistens unproblematisch, aber wenn ich ein Segelflieger fliege oder so eine Chessner, und gerade in A380 gelandet ist und ich dahinter dem da landen will, dann sagt der Tower, da darf sie nicht. Der Tower hat dafür einen guten Grund. Diese Wirbel sind bei so einem Starten sehr stark, dass sie mir meine Chessner einfach umdrehen. Da haben die nicht lange. Und das ist so, weil es dazu gibt es dann Wirbelschleppenklassen. Das ist eine Klasse von Flugzeugen, wenn du so klassifiziert und wenn der Tower sagt, eine A380 darf jetzt landen, dann darf der Tower nicht danach sagen, eine Chessner darf landen, weil das dann dazu führt, dass die Chessner auch eine Landung allerdings nicht eine, die wir haben wollten. Fliegen ist selten das Problem, weil es da, wo es dann anfängt, interessant zu werden. Ja, dann werden die so eingeteilt und wenn ihr meinen Flugschein habt und den Tower in München so richtig auf den Sack gehen wollt, dann landet ihr zur Primetime auf der großen Landewahn. Ihr zahlt dann 5.000 bis 7.000 Euro in Landegebühren, aber ihr habt jetzt effektiv den gesamten anfliegenden Verkehr einmal aufgehalten, weil jetzt der Tower diese 15 Minuten warten muss, bis diese Wirbelschleppe weg ist. Und dazwischen darf auch kein Flugzeug landen, weil wenn dann ein Flugzeug landet, ist da wieder eine Wirbelschleppe. Also hängt sich jetzt irgendwie 4 A350 und ein paar A360 und ein paar 747s und andere Dinge hängen sich da jetzt in die Luft und wenn man mal jede Laufzeitkosten von so einem Triebwerk gesehen hat, da wird man schon schlecht bei. Also so ein Motorflieger kostet so 150 Euro die Stunde, so eine A380 nicht. Also die Zahlenreferenz, die verbraucht auf einem Flug von hier nach Bangkok oder so verbraucht die 600.000 Liter Avgas. Avgas kostet 2 Euro der Liter. Kann man sich auch, das Sprit. Ja, guten JetA1, das kostet auch so viel. Ein bisschen, aber immerhin. Ja, JetA1 offensichtlich. Aber man rechnet so jetzt eine Million Euro an Spritkosten. Die Triebwerksfahrtung ist da nicht inbegriffen und ist auch nicht billig. Und davon hat sie 4 Stück und so. Ja, und man hat sich natürlich auch für dieses Problem was erdacht. So Brandwirbel sind scheiße, weil da ist auch wieder Reibung drin, da bewege ich Luft, die ich nicht bewegen will und hat man sich so ein Winglet ausgedacht. Ja, und damit haben wir jetzt alles. Wir haben jetzt einen Profil, da strömt unsere Luft vorbei. Wir wissen, wie wir bei hohen Anstillwinkeln und langsamen Strömungen, wie wir da mehr Luft in die Richtung bewegen, in die wir sie bewegen wollen. Und da unser Flügel ziemlich sicher ist, können wir jetzt ja erstmal ein Winglet dran pappen, wenn man die 737 gesehen hat. Ich hatte inzwischen diese riesigen Dinger da. Funktioniert schon mal richtig gut, da hätte man ja wohl nicht so groß gemacht. Das ist von einem A340 in einer älteren Generation, wenn man das wissen will. Ja, und damit sollte ich jetzt am Ende sein. Ja, da ich ja tatsächlich jetzt noch ein bisschen Zeit habe, glaube ich. Das ist fast noch reichlich Zeit. Ich glaube, wir haben noch, ja, wir haben noch 10 Minuten. Bitte, bitte. Ich muss sagen, ich habe eine ganze Menge verstanden. Das ist schön. Erzählt mir manchmal so über Physik-Dinge und es gibt dann gelegentlich den Punkt, wo ich einfach aussteige. Und ich habe echt eine Menge verstanden. Das ist total cool. Es ist so, dass es euch auch zugegangen ist. Und ich denke, Q&A. Ja, bitte, bitte. Fragen, Fragen, Fragen, Fragen. Ja, vielen Dank. Ich war skeptisch, ich dachte, der Aerodynamik in einer Stunde, aber ich fand es ein ziemlich guten und verständlichen Abriss, was man so in einer Stunde unterbringen kann. Ich habe so ein Buch gelesen, das hieft eine differenzielle Geometrie von Transonic Flow. Ich dachte an dieses Buch sollte ich hier besser nicht anführen. Ja, das wollte ich aber gerade sagen. Ich wollte nicht, dass es in einer Stunde machbar ist. Es gibt doch so die eine oder andere Ecke, wo das doch ganz nett dargestellt wird. Das ist ja der Punkt bei dieser ganzen Aerodynamik und Physik. Die Leute, die das betreiben, das mit diesen Formeln, weil sie es berechnen müssen und weil das alles quantifizierbar sein muss. Aber wenn ich jetzt euch hier was erzähle darüber, dann muss ich hier jetzt nicht sagen, die Zahl war jetzt auf die dritte Nachkommestelle, aber das Ding ist interessiert euch gar nicht. Aber die Prinzipien sind halt richtig. Ich habe ein paar kurze Anmerkungen dazu, was mir selber bezüglich Aerodynamik und gerade den großen Flugzeugherstellern aufgefallen ist. Boeing macht natürlich auch diese numerischen Simulationen für ihre neuen Flügel und alles. Aber bei den Erstflügen, selbst vom Dreamliner, haben sie noch Wollfäden dran geklebt, um mit Kameras zu gucken, ob die Strömung tatsächlich so ist, wie sie sie berechnet haben. Beste Tool des Aerodynamikers sind Wollfäden. Wirklich so alle 30 Zentimeter einen Wollfäden dran geklebt. Es gibt zwei Instrumente, die beim Segelfliegen unabdingbar sind. Das ist dein Arsch und das ist der Wollfaden. Der Arsch ist zum Rauf und runter. Das merkt ihr sehr, sehr gut, bevor das Fachreometer auch nur ansatzweise anschlägt. Das andere wichtige Ding ist der Wollfaden. Der Wollfaden ist das Ding, das klebst du dir auf die Außenseite deiner Haube und du möchtest ja möglichst gerade durch die Luft durch, dass die Wollfäden sehr schön funktioniert. Das sind die Streckenflieger, die 500 Kilometer machen wollen. Wenn da die Luft ein bisschen von der Seite kommt, dann merkt ihr es an den Wollfaden. Die gleiche Geschichte ist es da auch. Diese sommerischen Simulationen sind numerik. Das funktioniert so gut, aber auch nicht wirklich so gut. Das andere war, du hast ein bisschen übertrieben mit dem, was die Wirbelschleppe untertrieben, mit dem, was die Wirbelschleppe von A380 mit einer Cessna machen kann. Die reißt dem die Flügel ab. Es gab von ein paar Jahren einen Unfall mit einer Rubin. Ähnliche Größenordnung wie eine Cessna ist in die Wirbelschleppe von Antonov 2 geraten. Gar nicht so riesengroß, 5 Tonnen oder so. Und ist umgedreht und über Kopf aufgeschlagen direkt nach dem Start. Ja, dann darf ich, dann verweise ich jetzt auf Flügel ab, nicht um. Flügel ab, kann man sich vorstellen, ist bei einem Flugzeug auch nicht so eine Idee, weil dann kann ich das Flugzeug wieder zu meinem Zylinder approximieren. Ja, mit 80 Wirbelschleppen selbst im Reiseflug hatten Legit umgedreht vor ein paar Monaten. Deshalb finde ich diesen Einflug, der sich diesen Raketen, also nicht diesen Raketen, diesen Turbinenrucksack da umgeschnallt hat mit diesen Dingen und hat über Dubai mit einem A380 Formationsflug gemacht. Das war so ein Dupen in einem Rucksack. Ja, aber mit Flügel dran auch. Ja, ja, und Flügel dran. Aber so effektiv war das ein Dupen in einem Rucksack. Ja, die mussten schon sehr genau gucken, wo sie fliegen. Nicht zu Hause nachmachen, wenn ihr zu Hause eine A380 habt. Sonst noch Fragen, ja, bitte, bitte. Ja, danke für den Vortrag. Wie gut funktioniert das mit der Strömungsdynamik noch in Turbinen, kleinen Räumen, hohen Geschwindigkeiten, die sich dann so langsam Richtung Schallgeschwindigkeit bewegen? Also in kleinen Räumen, das heißt kleine Räume. Heißt das hier so was? Nein, kleine Turbinen und so. Das funktioniert, wie man das erwarten würde. Aber das ist jetzt eine sehr generelle Frage, zu der ich jetzt keine wirklich gute Antwort haben kann. Es wird komplizierter, das kann ich verraten. Vor allem bei Turbinen, da haben wir irgendwie zig tausend bewegende Teile und alle dreht sich und ja, du hast da genau ein bewegendes Teil. Naja, bei einem Dreiaxturbiending habe ich drei bewegende Teile. Aber so, wenn ich mir das aus Sicht der Strömung angucke, habe ich da so ein, meine, meine Turbinenschaufeln drehen sich in die eine Richtung, habe ich wieder Profile, die in die andere Richtung zeigen und ich kann das jetzt nicht so, nicht so an sich. Beste ist, ja, Videos angucken. Zeug in Strömung halten, Rauch davor angucken. Das ist so, dass das Ding, das ist so gut. Das gilt auch für kleine Räume, das gilt für alles, was man so machen kann. Ja, da bleibt es. Danke für den Vortrag, das ist ja kurzweilig. Wir kennen das alles, das ist immer diese Schnittprofile gezeigt oder Berechnung, es ist vielleicht auch ein bisschen einfacher. Vielleicht kannst du noch drauf eingehen, was jetzt die Tiefe des Profils überlängernüber noch ausmacht. Das hat man zum letzten mal auf dem Bild gesehen oder auf dem, weswegen du jetzt eingegangen bist. Die dicke von dem Profil das ist so wie der Reynolds, da würde ich jetzt auf die Reynolds-Zahl verweisen. Es gibt natürlich Profile, die für schnellere Geschwindigkeiten optimiert sind, die wird man feststellen, die sind im Gegensatz zu der Flügel-Tiefe, also die Tiefe, von Nasenkante zu Hinterkante, die Profil-Dicke wird dann zur Tiefe relativ klein, die beträgt dann sowas wie 5-10%. Das ist so üblich bei Kampfjets und so was. Und wenn ich jetzt mir so Reiseflugzeuge angucke, dann sind die eher so im Bereich 10-20% Flügel-Dicke. Segelflugzeuge gehen auch mal bis 25% und Modellflugzeuge sogar mal bis 30%. Ach so war eine Sache, da fällt mir gerade noch ein. Man erzeugt manchmal absichtlich turbulente Strömung, damit man so einen Profil folgen kann, wenn es so kurz vorm Vorflügel ist, wenn ich den nutzen müsste, wenn ich den früh turbulent mache, dann bleibt die turbulente Luft länger an meinem Profil haften, als es jetzt eine laminarere Strömung tun würde. Manchmal erzwingt man turbulenten Umschlag, selbst wenn das mehr Reibung erzeugt. Ja, aber so die Dicken rangieren irgendwo zwischen 5% und 50%. Also 50 ist dann doch so eher die Kentucky Fried Chicken Kiste, aber ja. Was ist deine Frage noch? Hallo, super Vortrag, vielen Dank. Was macht man mit so realer Weltproblemen wie zum Beispiel Seitenwind? Ins Seitenruder treten, kann ich aus Erfahrung sagen. Seitenwind wird in aerodynamischen Betrachtungen vernachlässigt und man sagt, der Flugzeugführer hat dann die Aufgabe, das Flugzeug anständig auszurichten. Also Seitenwind ist tatsächlich nur bei Start und Landung relevant, da gebe ich ihm Recht. Ja, aber dann gibt es so Windreihecke kann man auch rechnen. Aber ja, so normalerweise sagt man, bis auf so ein paar Geschichten, da gehe ich nächstes Jahr darauf ein, müssen Sie sich noch ein bisschen gedulden. Ist es mehr, wenn der kommt von vorne und ist gut. Gut, dank dir, war toll, kurzweilig, humorvoll, witzig. Also, ja, ich freue mich aufs nächste Jahr. Danke sehr.