Auftrieb und grundlegende Aerodynamik - Lift and basic aerodynamics
Vier Kräfte wirken auf ein Flugzeug in Bezug auf einen geraden, unbeschleunigten Flug. Diese Kräfte sind Schub, Auftrieb, Gewicht und Widerstand.
Schub ist die vom Triebwerk/Propeller erzeugte Vorwärtskraft. Es wirkt der Widerstandskraft entgegen oder überwindet sie. In der Regel soll sie parallel zur Längsachse wirken. Dies ist nicht immer der Fall, wie später erläutert wird.
Der Luftwiderstand ist eine nach hinten gerichtete, bremsende Kraft und wird durch eine Unterbrechung des Luftstroms durch die Tragfläche, den Rumpf und andere hervorstehende Objekte verursacht. Der Widerstand wirkt dem Schub entgegen und wirkt parallel zum relativen Wind nach hinten.
Das Gewicht ist die kombinierte Ladung des Flugzeugs selbst, der Besatzung, des Treibstoffs und der Fracht oder des Gepäcks. Das Gewicht zieht das Flugzeug aufgrund der Schwerkraft nach unten. Es wirkt dem Auftrieb entgegen und wirkt vertikal nach unten durch den Schwerpunkt (CG) des Flugzeugs.
Der Auftrieb wirkt der nach unten gerichteten Gewichtskraft entgegen, wird durch die dynamische Wirkung der auf den Flügel einwirkenden Luft erzeugt und wirkt senkrecht zur Flugbahn durch das Auftriebszentrum (CL) des Flügels.
Ein Flugzeug bewegt sich in drei Dimensionen und wird gesteuert, indem es um eine oder mehrere seiner Achsen bewegt wird. Die Längs- oder Rollachse erstreckt sich durch das Flugzeug von der Nase bis zum Heck, wobei die Linie durch den Schwerpunkt verläuft. Die Quer- oder Nickachse erstreckt sich über das Flugzeug auf einer Linie durch die Flügelspitzen, die wiederum durch den Schwerpunkt verläuft. Die vertikale oder Gierachse verläuft vertikal durch das Flugzeug und schneidet den Schwerpunkt. Alle Steuerbewegungen bewirken, dass sich das Flugzeug um eine oder mehrere dieser Achsen bewegt, und ermöglichen die Steuerung des Flugzeugs im Flug.
Eine der wichtigsten Komponenten des Flugzeugdesigns ist CG. Es ist der spezifische Punkt, an dem sich die Masse oder das Gewicht eines Flugzeugs befinden kann; das heißt, ein Punkt, um den herum, wenn das Flugzeug aufgehängt oder ausbalanciert werden könnte, das Flugzeug relativ waagerecht bleiben würde. Die Position des Schwerpunkts eines Flugzeugs bestimmt die Stabilität des Flugzeugs im Flug. Wenn sich der Schwerpunkt nach hinten (in Richtung des Hecks) bewegt, wird das Flugzeug dynamisch immer instabiler. Bei Flugzeugen mit Kraftstofftanks vor dem Schwerpunkt ist es wichtig, dass der Schwerpunkt bei leerem Kraftstofftank eingestellt wird. Andernfalls wird das Flugzeug bei verbrauchtem Treibstoff instabil. Der CG wird während der anfänglichen Konstruktion und Konstruktion berechnet und wird weiter durch die Installation der Bordausrüstung, die Flugzeugbeladung und andere Faktoren beeinflusst.
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