Strömungsabriss beim Flugzeug - so erklären Sie ihn im Physikunterricht

Der Strömungsabriss - ein Phänomen in der Fliegerei

• In der zivilen Luftfahrt wird tunlichst alles vermieden, was zu einem Strömungsabriss führen könnte. Ein solcher Vorgang stellt Flugzeug wie Piloten auf eine harte Probe. Es wird vermutet, dass auch schon schwere Abstürze, für die es keine schlüssige Erklärung gegeben hat, auf einen Strömungsabriss zurückgehen.
• Für Sportpiloten und Luftakrobaten stellt der Strömungsabriss ein spektakuläres Mittel dar, um ungewöhnliche Figuren und rasante Manöver in der Luft auszuführen. Dazu werden Strömungsabrisse bewusst herbeigeführt. Ein Beispiel dafür ist das "Trudelnlassen" der Maschine, um sie in riskanter Manier knapp über dem Boden wieder zu fangen.

Wie ein Flugzeug in Gefahr gerät

• Jede Maschine wird vom Hersteller getestet, bevor sie in Produktion geht und verkauft werden kann. Der Hersteller bestimmt, mit welchen Parametern geflogen werden muss, um gefährliche Situationen zu vermeiden. Dazu gehört in erster Linie die Mindestgeschwindigkeit, und zu jeder geflogenen Geschwindigkeit gehört ein bestimmter Anstellwinkel der Tragflächen, damit es nicht zum Strömungsabriss kommt.
• Lassen Sie die Schüler selber nach Beispielen suchen, wo durch bewegte Luft oder durch mechanische Bewegung ein Auftrieb entsteht. Darunter fallen etwa Hubschrauber, Vögel, Gleitschirm, Regenschirm oder Bumerang. Lassen Sie die Schüler versuchen, zu erklären, warum sich ein Auftrieb entwickelt, wenn Luft schnell über einen besonders geformten Gegenstand gleitet.
• Zeichnen Sie die Strömungsverhältnisse an einem Tragflächenmodell auf und erläutern Sie die Wirkung der Form der Tragfläche zum Erzeugen des Auftriebs. Fragen Sie die Schüler, ob Ihnen schon einmal der Regenschirm aus der Hand gerissen wurde, wenn nur der Wind heftig genug geblasen hat.
• Erklären Sie, was passiert, wenn das Verhältnis zwischen Geschwindigkeit und Anstellwinkel der Tragflächen unharmonisch wird. Ziehen Sie dazu das Beispiel eines Vogels heran, der kurz vor dem Boden seine Flügel sehr steil stellt und deshalb quasi im Stand landen kann.
• Zeichnen Sie an der Tafel eine zu starke Verwirbelung der Luft hinter der Tragfläche, die dazu führt, dass der Auftrieb stark nachlässt; die Strömung ist abgerissen, das Flugzeug droht, abzustürzen. Eine Simulation dieses Vorgangs wird in einem Windkanal möglich, den technische Hochschulen z.B. zu Forschungszwecken bauen lassen.