Wie Flugzeuge funktionieren

Nachdem wir uns mit den physikalischen Grundlagen des Fliegens und der Art und Weise, wie ein Flugzeug diese nutzt, um zu fliegen, befasst haben, ist der nächste naheliegende Schritt die Navigation. Wie dreht sich ein Flugzeug in der Luft? Wie steigt es in eine größere Höhe auf oder stürzt zurück in Richtung Boden?

Zunächst betrachten wir den Anstellwinkel, den Winkel, den ein Flügel (oder ein Tragflächenprofil) mit der ankommenden Luft bildet. Je größer der Anstellwinkel ist, desto größer ist der Auftrieb. Je kleiner der Winkel, desto geringer der Auftrieb. Interessanterweise ist es für ein Flugzeug einfacher, zu steigen, als auf einer festen Höhe zu fliegen. Ein typischer Flügel muss einen negativen Anstellwinkel aufweisen (nach vorne geneigt), um einen Auftrieb von Null zu erreichen. Diese Flügelstellung erzeugt auch mehr Widerstand, was einen größeren Schub erfordert.

Im Allgemeinen, sind die Tragflächen der meisten Flugzeuge so konstruiert, dass sie einen angemessenen Auftrieb (bei minimalem Luftwiderstand) erzeugen, wenn das Flugzeug im Reiseflugmodus betrieben wird. Wenn diese Flugzeuge jedoch starten oder landen, kann ihre Geschwindigkeit auf weniger als 322 Kilometer pro Stunde (200 Meilen pro Stunde) sinken. Diese dramatische Veränderung der Arbeitsbedingungen des Flügels bedeutet, dass eine andere Profilform für das Flugzeug wahrscheinlich besser geeignet wäre. Die Form der Tragflächen variiert je nach Flugzeug, aber die Piloten verändern die Form der Tragflächen in Echtzeit über Klappen und Vorflügel.

Beim Start und bei der Landung fahren die Klappen (auf der Rückseite des Flügels) von der Hinterkante der Tragflächen nach unten aus. Dadurch wird die Form des Flügels verändert, so dass er mehr Luft umlenken kann und somit mehr Auftrieb erzeugt. Diese Veränderung erhöht auch den Luftwiderstand, wodurch ein landendes Flugzeug langsamer wird (aber beim Start mehr Schub benötigt).

Lamellen haben die gleiche Funktion wie Klappen (d. h. sie verändern vorübergehend die Form des Flügels, um den Auftrieb zu erhöhen), sind aber an der Vorderseite des Flügels statt an der Rückseite angebracht. Piloten setzen sie auch bei Start und Landung ein.

Piloten müssen jedoch mehr tun, als ein Flugzeug durch Start und Landung zu führen. Sie müssen es auch durch die Lüfte steuern, und dabei können Tragflächen und ihre Klappen helfen.