Warum können Flugzeuge über Kopf fliegen?

 - (Physik, Flugzeug, fliegen)

10 Antworten

Das kann man "ganz einfach" (na ja!) machen, indem man das Flugzeug mit dem Knüppel (der das Höhenruder bewegt), so aussteuert, dass die Nase "am Horizont" bleibt.

Es gibt natürlich je nach Design auch a) verschiedene Flügelformen und b) verschiedene (feste, also nicht verstellbare) Einstellwinkel (der Winkel zwischen der Längsachse des Flugzeugs und der der Tragfläche).

Damit und zusätzlich mit dem Anstellwinkel, der durch den Steuerknüppel erzeugt wird und damit den (hier negativen) Auftrieb im Flug verändert, kann das Flugzeug auch in einer stabilen Rückenfluglage gehalten werden.

Kann ich theoretisch auch mit einem Airbus A380 über Kopf fliegen?

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@OttoNeugier

Wenn Du mit "über Kopf" den Rückenflug meinst: Nicht nur theoretisch, vorausgesetzt die Triebwerke funktionieren noch auf Dauer?

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Der Auftrieb kommt zustande durch das asymmetrische Profil UND den Anstellwinkel. Darum sind viele Antworten ein bisschen richtig aber berücksichtigen nicht beide Apekte.

Es gibt Flugzeuge speziell für Kunstflug, mit symmetrischem Profil, es geht aber auch bei normalen Flugzeugen wir bei dem Doppeldecker richtig beobachtet wurde.

Asymmentrisches Profil wirkt sich im Rückenflug natürlich negativ aus, erzeugt also einen Abtrieb, dem muss man mit einem steileren Anstellwinkel entgegensteuern, was natürlich extrem unwirtschaftlich ist. Folge .. man braucht starke Motoren ! Mit ensprechender Leistung kann man auch Bretter als Tragflächen verwenden, was Überschalljets im Unterschallflug ja vom Prinzip beweisen ...

"Asymmentrisches Profil wirkt sich im Rückenflug natürlich negativ aus, erzeugt also einen Abtrieb, dem muss man mit einem steileren Anstellwinkel entgegensteuern, [...]"

Das möge nun bitte keiner in dem Sinne mißverstehen, als entstünden da zwei separate einander entgegen gerichtete vertikale Kräfte, eines durch das Profil und eines durch den Winkel. (Wir sollten durch das populäre Mißverständnis gewarnt sein, wonach beim Satelliten Schwerkraft und Radialkraft einander "aufheben", während sie tatsächlich miteinander identisch sind.)

Das asymmetrische Profil würde im Rückenflug dann einen Abtrieb erzeugen, wenn es nicht so steil gestellt würde, daß es doch einen Auftrieb erzeugt - freilich um den Preis eines höheren Widerstandsbeiwerts, was mehr Treibstoffverbrauch bedeutet. Auf einen Blick ablesen kann man das am Polardiagramm des Profils, das ja auch zur CW-Achse asymmetrisch ist, wenn es sich um ein asymmetrisches Profil handelt.

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Kunstflugzeuge haben keine assymetrischen Flügel, sie sind gerade. Beim Rückenflug werden die Flügel anders angestellt, so dass die Luft und damit der vertikale Impuls aus dem Gravitationsfeld wiederum nach unten abgeleitet wird, durch die andere Flügelstellung ist das dann aus Flugzeugsicht oben. Eine Boeing zum Beispiel macht keinen längeren Flug auf dem Rücken

hupps, asymmetrisch soll das natürlich heißen

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Das ist ein ziemlich normaler Doppeldecker mit deutlich sichtbar gekrümmten Tragflächen.

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Auf dem Bild kann man ja schon sehen, dass das dargestellte Flugzeug ein asymmetrisches Profil hat. Auch damit geht Rückenflug.

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ok, hab auch nicht richtig hingeschaut, dieses Profil ist wirklich leicht asymmetrisch. Dann ist es aber nichts desto trotz wichtig, dass die Luft anders anströmt als im Normalflug und auf jeden Fall nach unten abgelenkt werden muss. Wenn die Flügel starr sind, dann kann das Flugzeug nicht genau gerade fliegen, sondern muss schräg in der Luft stehen, damit die Luft eben nach unten abgelenkt werden kann. Dies geschieht mit dem hinteren Höhenruder, welches dazu so gekippt werden muss, dass das Flugzeug normalerweise nach unten fliegt.

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Die Form des Flügelprofils ist es eben nicht allein für den Auftrieb verantwortlich. Der Anstellwinkel spielt dabei die entscheidende Rolle (wie man auch an jedem Papierdrachen sehen kann, der gar kein Profil, aber dennoch ordentlich Auftrieb hat).

"...the important thing about an aerofoil (say an aircraft wing) is not so much that its upper surface is humped and its lower surface is nearly flat, but simply that it moves through the air at an angle. This also avoids the otherwise difficult paradox that an aircraft can fly upside down!" N. H. Fletcher Mechanics of Flight Physics Education July

Quelle: https://en.wikipedia.org/wiki/Lift_(force)#cite_note-43

Genauer sehen kann man den Zusammenhang an den Polardiagrammen der Profile. Je nach Anstellwinkel wird der Auftriebsbeiwert ein und desselben Profils mehr oder weniger groß, kann sogar mehr als doppelt so groß sein wie mit Anstellwinkel null, aber er kann auch negativ werden. Je nach Flugmanöver ist ein anderer Anstellwinkel optimal.

https://de.wikipedia.org/wiki/Polardiagramm_(Str%C3%B6mungslehre)

https://pawn.physik.uni-wuerzburg.de/video2/alpha/FluidDynamik/node26_mn.html

http://schulphysikwiki.de/index.php/Animation:_Das_Polardiagramm_einer_Tragfl%C3%A4che_von_Otto_Lilienthal

Der Pilot sagt zum Rückenflug: "die Maschine hängt am Propeller". Fällt jetzt der Motor aus, dann geht das Flugzeug sofort in den Sturzflug über.

Mit einem Segelflugzeug kann keine Strecke im Rückenflug zurückgelegt werden. Hier ist die Rückenlage Bestandteil eines Looping.

Kann doch! Vorausgesetzt es herrscht starke Thermik!

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