Oft liest man in Lehrbüchern, das Flügelprofil eines Flugzeugs sorge für den Auftrieb. Die Luft bewege sich aufgrund der Wölbung der Oberseite oben schneller, und dadurch entstehe ein Unterdruck, der das Flugzeug sozusagen nach oben sauge. Dies ist nicht ganz korrekt, denn z. B. Akrobatikflieger oder Militärjets haben weitgehend symmetrische Flügel. Wichtiger ist der Anstellwinkel des Flügels gegenüber der Luftströmung: Der Flügel drückt die Luftmoleküle nach unten. Es entsteht ein Staudruck, der als Gegenreaktion den Flügel nach oben presst. Die durch diese Druckdifferenz respektive Umlenkung der Luft entstehende Kraft heisst "Aerodynamischer Auftrieb" und ist verantwortlich für den Auftrieb eines Flugzeuges. Das kann man selber testen, indem man die Hand beim Autofahren aus dem Fenster in den Luftstrom hält und leicht neigt. Die Hand wird nach oben oder unten gedrückt, je nach Anstellwinkel, also dem Winkel der Handfläche zum Luftstrom. Je grösser dieser Winkel ist und je schneller der Luftstrom, desto grösser ist auch die aerodynamische Auftriebskraft.
Abheben dank Unterdruck
Mit zunehmender Geschwindigkeit nimmt der Unterdruck auf der Flügeloberseite zu. Dies beruht auf dem sogenannten Bernoulli-Effekt. Bei einer bestimmten Geschwindigkeit ist der Unterdruck schliesslich so stark, dass auf die Flügel eine ausreichend grosse, entgegen der Erdanziehungskraft nach oben gerichtete Auftriebskraft wirkt: Das Flugzeug hebt ab und fliegt. Löst sich die Strömung von der Flügeloberfläche, zum Beispiel wenn der Pilot einen zu steilen Winkel zur Strömung fliegt, bricht der Auftrieb zusammen.
Die Grösse der Auftriebskraft ist abhängig von der Geschwindigkeit, vom Anstellwinkel und von der Tragflächengeometrie des Flugzeugs. Die Antriebsleistung und Geschwindigkeit kann über den Motor verändert werden. Der Anstellwinkel wird mit dem Höhenruder verändert. Auch die Tragflächengeometrie ist während des Fluges veränderbar, unter anderem mit Hilfe der Landeklappen.
Statischer Auftrieb
Es gibt auch statischen Auftrieb, zum Beispiel bei Ballonen, die mit einem Gas gefüllt sind, das leichter ist als die Umgebungsluft. Das kann Helium, Wasserstoff oder heisse Luft sein. Ist das Gesamtgewicht des Ballons, bestehend aus Nutzlast, Hülle und Füllung, geringer als das Gewicht der Luft, die durch den Ballon verdrängt wird, verfügt er über statischen Auftrieb. So können sich Ballone im Gegensatz zu Flugzeugen auch ohne Luftströmung in der Höhe halten. Technisch gesehen fliegt ein Ballon jedoch nicht, sondern er fährt. Das Verb fliegen ist nämlich für Fluggeräte reserviert, die schwerer als Luft sind.
Quellen: SATW Technoscope; Guido Santner; Redaktion SimplyScience.ch
