Flugphysik

Warum fliegt ein Flugzeug?
Am Anfang steht die Physik:
Schnell bewegte Luft ist leichter als langsame. Der Tragflügel eines Flugzeuges hat eine gewölbte Form. Dadurch muss die Luft, die über den Flügel strömt, einen größeren Weg zurücklegen als die umgebende Luft und deshalb schneller strömen. Dadurch entsteht an der Oberfläche des Tragflügels ein Sog, an der Unterseite ein Überdruck. Der Sog und der Druck tragen das Flugzeug. Um die Strömung zu erzeugen, muss sich das Flugzeug vorwärts bewegen. Fahrt (Vorwärtsbewegung) bedeutet also Auftrieb und ermöglicht das Fliegen.

Wie wird ein Flugzeug gesteuert?
Ein Flugzeug muss um drei gedachte Achsen steuerbar sein. Diese Achsen sind die Hochachse, die senkrecht von oben nach unten durch das Flugzeug verläuft und die Längsachse von der "Schnauze" bis zum Schwanz des Flugzeuges. Damit sich ein Flugzeug steuern lässt, benötigt es sogenannte Ruder. Das sind Klappen, welche die aerodynamischen Eigenschaften des Flugzeuges gezielt so verändern, dass es seine Fluglage auf die vom Piloten gewünschte Art ändert. Hier gibt es das Höhenruder, das Seitenruder und die Querruder, von denen jeweils eines außen an den  Tragflächen angebracht ist. Höhen- und Seitenruder dagegen sind nicht an den Tragflächen, sondern am Leitwerk hinten am Heck befestigt. Mit den Steuerorganen werden die Bewegungen der Ruder gesteuert.
Bewegungen um die Querachse (Nicken) werden mit dem Höhenruder gesteuert, das sich bei Vor- bzw. Zurückschieben des Steuerknüppels bewegt. Um die Nase des Flugzeuges nach unten zu senken (um zu sinken oder Geschwindigkeit aufzuholen), drückt der Pilot den Knüppel nach vorne. Das Höhenruder wird nach unten bewegt, am Heck entsteht Auftrieb, die Nase senkt sich und das Flugzeug sinkt. Zieht der Pilot den Steuerknüppel zu sich heran, passiert das Gegenteil.
Mit dem Seitenruder wird das Flugzeug um die Hochachse gesteuert. Es wird durch die Pedale betätigt und schlägt in die Richtung aus, in die eine Kurve geflogen werden soll.

Damit nun die Kurve sauber geflogen werden kann (das Flugzeug nicht "schmiert"), müssen zusätzlich die Querruder betätigt werden. Sie schlagen jeweils einander entgegengesetzt aus, wenn der Knüppel nach links oder rechts bewegt wird. Dadurch legt sich das Flugzeug schräg in die Kurve. Zum Fliegen einer Kurve werden Steuerknüppel und Ruderpedale in die gleiche Richtung bewegt.

Wie bekommt ein Flugzeug seine Geschwindigkeit?
Geschwindigkeit (Fahrt) gewinnt ein Flugzeug auf zwei Arten:

1. durch den Motor
2. durch Abwärtsgleiten

Das erste Prinzip dürfte klar sein; nach dem zweiten Prinzip bewegt sich ein Segelflugzeug. Und wie kommt es in die Höhe? Ganz einfach: Das Flugzeug gleitet vorwärts und sinkt dabei mit ca. 80 cm je Sekunde nach unten. Die Luft, in der es fliegt, ist aber auch in Bewegung und bewegt sich meist spiralförmig nach oben oder nach unten. Diese Auf- und Abbewegungen kann man durch Instrumente (Variometer) sichtbar machen. Der Pilot sieht das und hält sein Flugzeug möglichst im Bereich der aufwärts strömenden Luft und steigt mit in die Höhe. Die Kunst ist es, diese Bewegung möglichst gut zu nutzen, dabei zeigen sich das Können des Piloten und die Qualität des Flugzeuges.
So ist es möglich, mit einem Segelflugzeug große Strecken zurückzulegen. 300-500 Kilometer sind keine Seltenheit, der Rekord liegt sogar bei über 2000 Kilometern.