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Windkanal (3D)

Über diese App

Auftrieb sichtbar gemacht: Rauch-Stromfäden umströmen ein Tragflächenprofil (exakte Joukowski-Potentialströmung). Über dem Flügel drängen sie sich — die Luft wird schneller, der Druck sinkt (Bernoulli). Anstellwinkel regeln bis zum Strömungsabriss, Auftriebsbeiwert und Auftriebspfeil live.

Mit Erklärmodus: Ein KI-Tutor führt dich durch die App, zeigt in der Szene, worauf es ankommt, und beantwortet deine Fragen.

Wie ein Flügel Auftrieb erzeugt

Ein angestellter oder gewölbter Flügel lenkt die anströmende Luft um. Über der Oberseite drängen sich die Stromlinien, die Luft strömt schneller und der Druck sinkt nach Bernoulli; unter dem Flügel ist es umgekehrt. Die Druckdifferenz ergibt den Auftrieb. Der Satz von Kutta-Joukowski fasst das zusammen: Auftrieb pro Spannweite A = ρ·U·Γ, mit der Zirkulation Γ um das Profil. Für dünne Profile wächst der Auftriebsbeiwert etwa wie 2π·sin(α + α₀), bis die Strömung bei zu großem Anstellwinkel abreißt.

Was die App zeigt

Ein Joukowski-Tragflächenprofil steht in einer Strömung, Rauchfäden ziehen von links nach rechts daran vorbei, helle Pulse zeigen die örtliche Geschwindigkeit. Die Strömung ist als exakte Potentialströmung berechnet: ein umströmter Zylinder mit Zirkulation, konform auf das Profil abgebildet, mit Kutta-Bedingung an der Hinterkante. Ein Pfeil zeigt den Auftrieb, die Anzeige nennt den Auftriebsbeiwert und die Geschwindigkeit oben und unten in Prozent der Anströmung. Ab etwa 16° meldet die App den Strömungsabriss und zeigt Wirbel im Nachlauf.

Was du ausprobieren kannst

Stelle den Anstellwinkel zwischen −6° und 26° ein und die Windgeschwindigkeit. Mit wachsendem Winkel drängen sich die Rauchfäden über dem Flügel enger, der Auftriebspfeil wird länger, bis der Abriss den Auftrieb einbrechen lässt. Wechsle zwischen symmetrischem und gewölbtem Profil: Das gewölbte erzeugt schon bei 0° Anstellwinkel Auftrieb, das symmetrische erst bei positivem Winkel.

Häufige Fragen

Wie entsteht Auftrieb an einem Flugzeugflügel?
Der Flügel lenkt die Luft nach unten um. Dabei strömt sie über der Oberseite schneller als darunter, sodass oben ein geringerer Druck herrscht als unten. Die Druckdifferenz über die Flügelfläche ergibt die Auftriebskraft. Die verbreitete Erklärung, die Luft müsse oben einen längeren Weg in gleicher Zeit zurücklegen, ist falsch: Die obere Strömung ist sogar schneller, als diese Annahme verlangen würde.
Was ist ein Strömungsabriss (Stall)?
Bei zu großem Anstellwinkel kann die Strömung der gekrümmten Oberseite nicht mehr folgen und löst sich ab. Hinter dem Flügel entstehen Wirbel, der Unterdruck auf der Oberseite bricht zusammen und der Auftrieb sinkt stark. Bei vielen Profilen liegt dieser Punkt bei etwa 15° bis 18°.
Warum erzeugt ein gewölbtes Profil schon bei 0° Auftrieb?
Die Wölbung lenkt die Luft auch ohne Anstellwinkel nach unten um und erzeugt eine Zirkulation um das Profil. Der Winkel, bei dem der Auftrieb null ist, liegt deshalb unter 0°. Ein symmetrisches Profil liefert dagegen bei 0° keinen Auftrieb.
Was kann ich in dieser App ausprobieren?
Du regelst Anstellwinkel und Windgeschwindigkeit, wechselst zwischen symmetrischem und gewölbtem Profil und liest Auftriebsbeiwert, Geschwindigkeit oben und unten sowie den Strömungszustand ab. Rauchfäden und Auftriebspfeil reagieren sofort, ab etwa 16° reißt die Strömung ab.

Fach: Physik-Experimente (Deutsches Museum)

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