Ein Flugzeug ist ein Luftfahrzeug, das durch den Auftrieb von Tragflächen fliegt.
Im Gegensatz zu den Leichter-als-Luft-Luftfahrzeugen wie Ballonen oder Luftschiffen entsteht der Auftrieb bei Flugzeugen durch ca. 2/3 Unterdruck, der auf der Oberseite einer Tragfläche durch anströmende Luft erzeugt wird und ca. 1/3 Überdruck unterhalb der Tragfläche. Dafür ist das Tragflächenprofil, also die Wölbung der Tragfläche, verantwortlich. (Siehe auch Aerodynamik)
Zur Erzeugung des Auftriebs gibt es gibt verschiedene grundlegende Bauweisen von Flugzeugen:
- Starrflügelflugzeuge (normales Flugzeug), bei denen die Luftströmung über den Tragflächen durch die Vorwärtsbewegung des Flugzeugs hervorgerufen wird (auch Schwenkflügelflugzeuge wie z.B. der Tornado zählen zu den Starrflüglern
- Drehflügelflugzeuge (Hubschrauber, Tragschrauber), bei denen die Tragflächen in Form eines horizontalen Rotors gebaut sind und bei denen die Luftströmung über den Rotorblättern hauptsächlich durch die Drehbewegung des Rotors erzeugt wird.
- Schwingenflugzeuge, bei denen sich die Tragflächen wie ein Vogelflügel auf und ab bewegen und gleichzeitig Auftrieb sowie Vortrieb erzeugen. Besonders in der Frühzeit der Luftfahrt wurde versucht, Schwingenflugzeuge zu bauen, aber außer in kleinen Modellen ist es bis heute noch nicht gelungen, bzw. nicht wirtschaftlich.
Drehflügelflugzeuge werden unter Hubschrauber bzw. Tragschrauber beschrieben, Schwingenflugzeuge sind nur eine experimentelle Spielerei. Deswegen geht es im folgenden nur um konventionelle (Starrflügel-) Flugzeuge.
Zur Erzeugung des Vortriebes gibt es verschiedene Möglichkeiten:
- kein Antrieb bei Segelflugzeugen und Hanggleitern
- Propeller für niedrige Geschwindigkeiten; ein Propeller kann angetrieben werden durch einen Kolbenmotor oder eine Propellerturbine. Eine extreme Form des Propellerantriebs stellen sog. HPA (human powered aircraft) dar, das sind Segelflugzeuge, bei denen der Pilot im Cockpit - ähnlich wie in einem Liegerad - durch eine Tretbewegung Vortrieb erzeugen kann.
- Strahltriebwerk (Gasturbine) für hohe Geschwindigkeiten
- Raketentriebwerk: Bisher nur bei Experimentalflugzeugen verwendet.
Neben dem Antrieb ist auch eine Steuerung um alle 3 Achsen notwendig.
Sie erfolgt beim Flugzeug durch Ruder:
Das Höhenruder ist in der Regel hinten angebracht, ebenso das Seitenruder. Querruder befinden sich an der Tragflächenhinterkante. Abweichend davon
kann das Höhensteuerung auch vorne platziert sein (Entenflügel).
Querruder können durch gegenläufigen Ausschlag der Höhenruder ersetzt werden.
Höhen- und Seitenruder können auch kombiniert werden wie beim V-Leitwerk.
Bei bestimmten Flugzeugen haben die einige Steuerflächen mehrfache Funktionen.
- Flaperons: Arbeiten sowohl als Klappen als auch als Querruder
- Elevons: Arbeiten sowohl als Höhenruder als auch als Querruder
Flugzeuge verursachen hohe Belastungen für die Umwelt: Neben der Emission von Kohlenstoffdioxid mit den bekannten Folgewirkungen auf das Klima (Treibhauseffekt), bringen Flugzeuge im Reiseflug Schadstoffe und heiße Abgase gerade da in die Atmosphäre, wo diese besonders empfindlich ist. Problematisch ist auch der Fluglärm, der rund 30% der Bevölkerung belastet.
Insbesondere Nachtflug führt zu erheblichen Gesundheitsgefahren
(Störung des Immunsystems, Störung der Gedächtnisfunktionen).
Der Energieverbrauch variiert je nach Flugzeuggröße und Fluglänge. Besonders energieaufwendig ist der Start. Kurzstreckenflüge verbrauchen mit 10-20 l Treibstoff je 100 Sitzplatz-Kilometer etwa 3-10 mal so viel Treibstoff wie moderne Automobile und 10 bis 20 mal soviel Treibstoff wie moderne Reisebusse oder Eisenbahnen. Langstreckenflüge mit vollbesetzten und engbestuhlten Großraumflugzeugen liegen dagegen im Verbrauch vergleichbar mit modernen Automobilen (2-4 l / 100 km je Passagier). Im Luftfrachtbereich liegt der Energieaufwand etwa 20 bis 50 mal so hoch wie bei modernen LKW oder Eisenbahnen und 100 bis 200 mal so hoch wie bei Seeschiffen.
Flugzeuge lassen sich nach Einsatzgebieten klassifizieren:
oder nach Typen:
Geschwindigkeits-Entwicklung
- 1910 106 km/h Leon Morane, Frankreich, Bleriot XI
- 1913 204 km/h Maurice Prevost, Frankreich, Deperdussin-Rennflugzeug
- 1923 417 km/h Harold J.Brow, USA, Curtiss R2C-1
- 1939 755 km/h Fritz Wendel, Deutschland, Messerschmidt Me 209 V1
- 1941 1004 km/h Heinrich Dittmar, Deutschland, Messerschmidt Me 163 (Raketenjäger)
- 1947 1127 km/h Chuck Yeager, USA, Bell 44
- 1951 2028 km/h Bill Bridgeman, USA, Douglas Skyrocket
- 1956 3058 km/h Frank Everest, USA, Bell 52 X-2 (Rakete)
- 1961 5798 km/h Robert White, USA, North American X-15 (Rakete)
- 1965 3750 km/h W.Daniel, USA, Lockheed SR-71A Blackbird (Düsenjäger)
- 1966 7214 km/h William Joseph Knight, USA, North American X-15 (Rakete)
Weblinks
Siehe auch: Flugpioniere, Flughafen
