Warum fliegen Flugzeuge für Kinder erklärt

Ein Heißluftballon steigt hoch, weil warme Luft leichter ist als kalte. Dieser Effekt kommt bei einem Flugzeug nicht zum Tragen. Was also hält den Flieger in der Luft?

Von Harald Brenner

Neuer Abschnitt

• Der Bernoulli-Effekt
• Das Zauberwort: Asymmetrie
• Mindestgeschwindigkeit erforderlich

Der Bernoulli-Effekt

Schon früh holte sich der Mensch die entscheidenden Impulse aus der Natur. Es musste irgendwas mit der Flügelform zu tun haben, warum Vögel so akrobatisch durch die Luft schwebten. Das jedenfalls ahnte vor rund 500 Jahren auch schon das Universalgenie Leonardo da Vinci.

Aber es sollte noch weitere 400 Jahre dauern, ehe Otto Lilienthal den ersten bemannten Flugapparat baute und erfolgreich einen Hang hinuntersegelte.

Der Schweizer Physiker Daniel Bernoulli beschrieb im 18. Jahrhundert einen Effekt, der zur entscheidenden Grundlage für modernes Fliegen wurde: Strömende Flüssigkeiten und Gase üben einen geringeren Druck auf ihre Umgebung aus als ruhende. Je höher die Geschwindigkeit, desto kleiner der Druck.

Ein einfacher Versuch, den jeder zu Hause ausprobieren kann, zeigt diesen Effekt: Hält man ein Blatt Papier an einer Seite jeweils an den Ecken fest, hängt das Blatt in einem Bogen herunter.

Bläst man jedoch oben über den Papierstreifen, dann ist dort die Geschwindigkeit der Luft größer als unten, wo sich die Luft nicht bewegt. Dadurch wird der Druck an der oberen Seite herabgesetzt. Der höhere Druck an der Unterseite drückt nun das Blatt nach oben.

Entdecker des Bernoulli-Effekts

Das Zauberwort: Asymmetrie

Schaut man sich einen Flugzeugflügel im Profil an, sieht man, dass er einen asymmetrischen Querschnitt besitzt: Die Flügelunterseite ist fast gerade, während die Oberseite gewölbt ist. Der Luftstrom hat unten einen kürzeren Weg als oben, das heißt, oben strömt die Luft schneller. Nach Bernoulli heißt das nichts anderes, als dass der Druck oben geringer ist als unten – es entsteht also Auftrieb.

Ein weiterer Faktor – und für manche Experten sogar der entscheidendere – ist der Auftrieb, der durch leichtes Anstellen der Flügel entsteht. Durch die leichte Schrägstellung drückt der Flügel die vorbeigleitende Luft nach unten, was eine entsprechende Gegenkraft erzeugt. Der so erzeugte Auftrieb lässt übrigens auch Drachen steigen.

Und auch bei Kunstflugzeugen, deren Flügel ein symmetrisches Profil aufweisen, ist er von entscheidender Bedeutung. Hier wird der Auftrieb allein durch den Anstellwinkel erzeugt, was auch den Flug kopfüber ermöglicht.

Mindestgeschwindigkeit erforderlich

Jedes Flugzeug braucht, abhängig von Gewicht und tragender Fläche, eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit. Beim Unterschreiten dieser Geschwindigkeit wird der Flügel nicht mehr glatt umflossen und die Strömung reißt ab. Das Flugzeug hat dann nicht mehr genügend Auftrieb und fällt wie ein Stein vom Himmel.

Manchmal werden die Strömungsverhältnisse auch absichtlich verändert. Dies ist zum Beispiel während der Landung üblich, um die Landegeschwindigkeit zu verringern. Zum einen kann der Pilot durch das Ausfahren der Landeklappen praktisch die Wölbung des Flügels verstärken und bei machen Flugzeugtypen auch die Fläche des Flügels vergrößern.

Jeder, der schon mal bei der Landung eines Düsenjets am Fenster gesessen hat, kennt das hydraulische Ausfahren der Flügelverlängerung. Beide Maßnahmen erhöhen den Auftrieb und ermöglichen dadurch das Absenken der Landegeschwindigkeit.

Bei einem Jumbojet beträgt sie etwa 270 Kilometer pro Stunde. Ohne Hilfsmittel müsste der Riesenvogel mit fast 400 Kilometer pro Stunde aufsetzen.

Wenn du mal mit deiner Familie in den Urlaub geflogen bist, hast du dich bestimmt gefragt, wie schnell ein Flugzeug eigentlich fliegen kann. Das erklären wir dir in diesem Artikel.

Wie schnell kann ein Flugzeug fliegen?

Von unten sieht es manchmal so aus, als ob Flugzeuge am Himmel nur langsam fliegen, aber das liegt daran, dass sie so weit weg sind. In Wahrheit fliegen sie nämlich sehr schnell. Schließlich kann man mit dem Flugzeug innerhalb weniger Stunden ferne Ziele erreichen. Wie schnell sie fliegen, hängt unter anderem von der Art des Flugzeuges ab. Passagierflugzeuge, also solche, mit denen du in den Urlaub fliegen kannst, erreichen im Durschnitt etwa 800-1.000 Kilometer pro Stunde (km/h); ihre sogenannte Reisegeschwindigkeit. Zum Vergleich: Bei Autos liegt die Maximalgeschwindigkeit bei ungefähr 180 bis 230 Stundenkilometern. Auf ähnliche Geschwindigkeiten  (70 bis 280 km/h) kommen Segelflugzeuge und sind somit deutlich langsamer als Passagierflugzeuge. Die tatsächliche Fluggeschwindigkeit hängt jedoch von verschiedenen Faktoren ab.

Wie schnell sind andere Flugzeuge?

Noch schneller als Passagierflugzeuge sind zum Beispiel Privatjets, in denen oft reiche und berühmte Personen wie Hollywood-Schauspieler um die Welt fliegen: Sie fliegen teilweise mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1.100 km/h. Das können Militärflugzeuge wie beispielsweise die der US-Air Force mit rund 3.500 km/h noch überbieten. Damit haben sie bereits sogenannte Überschallgeschwindigkeit. Am schnellsten fliegen sogenannte Raketenflugzeuge, wie sie zum Beispiel die NASA hat. Diese haben, wie der Name schon sagt, einen Raketenantrieb, mit dem sie Geschwindigkeiten von nahezu 12.000 km/h erreichen. Damit zählen sie zu den schnellsten Flugzeugen der Welt. Es ist zwar noch keine Lichtgeschwindigkeit, aber schon sehr, sehr schnell.

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Wie fliegt ein Flugzeug überhaupt? Für Kinder erklärt

Man könnte denken, dass Flugzeuge vom Wind getragen werden, doch tatsächlich bleiben sie nicht einfach so in der Luft. Dass Flugzeuge fliegen können, hängt mit dem sogenannten Auftrieb zusammen. Die Flügel des Flugzeugs haben eine besondere Form: die Oberseite ist gewölbt und die Unterseite flach. Wenn sich das Flugzeug mit einer entsprechenden Geschwindigkeit schnell nach vorne bewegt, strömt Luft über die Flügel, wobei die Luft unter- und oberhalb des Flügels unterschiedlich schnell strömt. Oben, wo die Luft schneller strömt, entsteht Überdruck – unten strömt sie langsamer und es entsteht Unterdruck. Durch diesen Druckunterschied entsteht der Auftrieb, der das Flugzeug in der Luft hält. Zum Fliegen brauchen Flugzeuge daher eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit (zwischen 250 und 345 km/h). Beim Landeanflug beträgt die Geschwindigkeit übrigens zwischen 200 und 300 km/h.

Fazit

Flugzeuge können sehr schnell fliegen. Am langsamsten fliegen Segelflugzeuge und am schnellsten Raketenflugzeuge. Gewöhnliche Passagierflugzeuge haben eine durchschnittliche Reisegeschwindigkeit von etwa 1.000 Kilometern pro Stunde.

Schulkind-Quiz: Bist du ein Überflieger in Sachkunde?

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