1 — Zwei Arten von Widerstand
Der Widerstand ist die Kraft, die der Bewegung des Flugzeugs durch die Luft entgegenwirkt, und der Schub muss ihn ausgleichen, um die Geschwindigkeit zu halten. Er kommt in zwei Familien, die sich mit der Geschwindigkeit entgegengesetzt verhalten — und genau dieser Gegensatz ist der Kern dieser Lektion.
- Schädlicher Widerstand ist der Widerstand, der allein dadurch entsteht, dass die Zelle durch die Luft geschoben wird. Er hat nichts mit der Auftriebserzeugung zu tun und wächst mit der Geschwindigkeit.
- Induzierter Widerstand ist das unvermeidliche Nebenprodukt der Auftriebserzeugung. Er ist am größten, wenn der Flügel am stärksten arbeitet — langsam und bei großem Anstellwinkel — und nimmt mit steigender Geschwindigkeit ab.
2 — Schädlicher Widerstand
Der schädliche Widerstand ist alles, was der Bewegung entgegenwirkt, aber keinen Auftrieb erzeugt. Er hat drei Anteile:
- Formwiderstand (Druckwiderstand) — der Nachlauf hinter der Form der Zelle; durch Stromlinienform verringert.
- Reibungswiderstand — die Luft, die an der Oberfläche entlangstreicht, bestimmt durch Oberfläche und Glätte.
- Interferenzwiderstand — zusätzliche Verwirbelung dort, wo Bauteile zusammentreffen, etwa am Übergang Flügel–Rumpf.
Alle drei steigen mit dem Staudruck, daher wächst der schädliche Widerstand mit dem Quadrat der Geschwindigkeit: doppelte Geschwindigkeit, etwa der vierfache Wert. Deshalb überwiegt der schädliche Widerstand bei hoher Geschwindigkeit und begrenzt letztlich deine Reisefluggeschwindigkeit im Horizontalflug.
3 — Induzierter Widerstand und Randwirbel
Der induzierte Widerstand ist der Preis des Auftriebs. Ein Flügel erzeugt Auftrieb, indem er unten höheren und oben geringeren Druck hält — aber an den Flügelenden hat diese Druckdifferenz ein Schlupfloch. Die Luft strömt um jede Spitze von unten nach oben und rollt sich zu einem Randwirbel auf:
Auf der Unterseite herrscht höherer, auf der Oberseite geringerer Druck. An den Flügelenden strömt die Luft von unten nach oben um die Spitze herum und rollt sich zu zwei Randwirbeln auf. Diese Wirbel kippen den Auftrieb leicht nach hinten — dieser Rückwärtsanteil ist der induzierte Widerstand. Er ist bei niedriger Geschwindigkeit und großem Anstellwinkel am größten und hinterlässt als Wirbelschleppe eine Gefahr für nachfolgende Flugzeuge.
Diese abgehenden Wirbel erzeugen einen Abwind, der den Auftriebsvektor des Flügels leicht nach hinten kippt. Dieser nach hinten geneigte Anteil ist der induzierte Widerstand. Daraus folgen zwei Dinge:
- Der induzierte Widerstand ist bei niedriger Geschwindigkeit und großem Anstellwinkel am größten — genau dann, wenn der Flügel am härtesten arbeitet, um genug Auftrieb zu erzeugen — und fällt mit steigender Geschwindigkeit rasch ab.
- Ein längerer, schmalerer Flügel (hohe Streckung) hält die Spitzen weiter vom auftriebserzeugenden Zentrum entfernt, schwächt die Wirbel und verringert den induzierten Widerstand. Winglets leisten dasselbe — deshalb haben Segelflugzeuge lange, schmale Flügel und viele Verkehrsflugzeuge tragen Winglets.
4 — Die Gesamtwiderstandskurve
Addiert man die beiden, erhält man das nützlichste Diagramm für die Flugleistung. Zieh an der Geschwindigkeit und sieh, wie schädlicher Widerstand (steigend) und induzierter Widerstand (fallend) die Plätze tauschen:
Der tiefste Punkt der Gesamtkurve ist VₘD, die Geschwindigkeit des geringsten Widerstands,
und bei dieser Geschwindigkeit sind schädlicher und induzierter Widerstand gleich groß.
VₘD ist wichtig, weil:
- sie (sehr nahe) die Geschwindigkeit für die größte Gleitstrecke und die größte Flugdauer ist — die meisten Luftmeilen und die meiste Zeit je Einheit Schub oder Kraftstoff.
- du unterhalb von
VₘDauf der Rückseite der Widerstandskurve bist (Bereich des labilen Geschwindigkeitsverhaltens): Um im Horizontalflug langsamer zu fliegen, brauchst du mehr Leistung, weil der induzierte Widerstand schneller steigt, als der schädliche fällt. Anflüge werden hier geflogen — deshalb kann ein tiefer, langsamer, „hereingezogener“ Anflug viel Leistung erfordern.
5 — Bodeneffekt und warum das zählt
Nahe am Boden — innerhalb etwa einer Spannweite — stört die Oberfläche die Randwirbel und den Abwind, sodass der induzierte Widerstand sinkt und der Flügel vorübergehend effizienter wird. Das ist der Bodeneffekt. Er kann ein überladenes oder zu langsames Flugzeug abheben lassen, das dann wieder durchsackt, sobald es aus dem Bodeneffekt heraussteigt, und er verlängert das Schweben beim Abfangen.
Alle Zahlen und Kurven hier sind beispielhaft; die tatsächlichen Geschwindigkeiten für die größte Gleitstrecke und den Anflug deines Flugzeugs stehen in seinem POH/AFM.
