Eigentlich kann es uns am heimischen Bildschirm kaum realistisch genug sein. Es gilt As real as it gets. Manchmal dürfen wir uns aber auch über die Vorteile eines Simulators gegenüber der realen Welt erfreuen und ganz einfach dem Spieltrieb nachgeben. So lässt sich zuhause am Schreibtisch beispielsweise ein Flugzeug aus dem Stillstand in die Luft bringen. Eine kleine Spielerei, die ganz nebenbei auch den physikalischen Hintergründen des Fliegens auf den Grund geht.

Ohne Rotor senkrecht starten - Wie geht das?

Mit einem Flugzeug aus dem Stand abheben funktioniert dank der Möglichkeit, im Simulator nach Belieben das Wetter zu verändern. Das ist prinzipiell bei allen gängigen Flugsimulatoren möglich. Microsofts Flightsimulator 2020 bietet jedoch den Vorteil, dass Windgeschindigkeit und -richtung unmittelbar in Echtzeit variiert werden können. Das macht das Experiment ein wenig einfacher und intuitiver. Flugzeug und Flughafen sind grundsätzlich egal, allerdings ist die maximale Windgeschwindigkeit im MSFS auf 150 Knoten begrenzt, weshalb sich ein leichtes Kleinflugzeug empfiehlt, da größere Flugzeuge höhere Windgeschwindigkeiten erfordern. In diesem Beispiel wurde die Cessna 152 in Standardausführung gewählt.

Im Simulator öffnet ihr über das In-Game-Menü die Wettereinstellungen und klickt auf das kleine Windsymbol am unteren, linken Rand.  Hier können Richtung und Geschwindigkeit von Wind und Böen eingestellt werden. Stellt die Windrichtung entsprechend der Ausrichtung eures Flugzeuges ein damit direkter Gegenwind vorherrscht und reduziert die Frequenz der Böen auf ein Minimum, um konstante Bedingungen zu schaffen. Nun erhöht ihr nach und nach die Windgeschwindigkeit. Mit dem richtigen Feintuning aus Schub, Höhenruder und entsprechender Windgeschwindigkeit hebt das Flugzeug mit angezogener Parkbremse aus dem Stand ab und lässt sich mit viel Feingefühl Meter um Meter, Fuß um Fuß in die Höhe manövrieren.

Einmal abgehoben kann das Flugzeug im Prinzip frei bewegt werden. Mit etwas Vorsicht lässt es sich auch aus dem direkten Gegenwind herausdrehen, sodass man sich mit ordentlich Rückenwind auf die Strecke begeben kann. Aber Vorsicht: greift der starke Wind nicht mehr direkt von vorn unter die Tragflächen, sondern trifft seitlich bzw. von hinten auf das Flugzeug, entstehen aerodynamische Turbulenzen. Der MSFS simuliert diese Situation recht beeindruckend wie im Video zu erkennen ist.

Warum funktioniert das?

Was für den ein oder anderen zunächst unwirklich erscheint, basiert auf den physikalischen Zusammenhängen der Aerodynamik und ist theoretisch auch in der Realität möglich. Während Luftschiffe und Ballons mithilfe eines Traggases bzw. eines erwärmten Luftgemisches Umgebungsluft verdrängen und somit statischen Auftrieb erzeugen, sind Flugzeuge (und auch Hubschrauber) auf sog. dynamischen Auftrieb angewiesen. Die besondere Form einer Flugzeugtragfläche teilt anströmende Luft auf und erzeugt oberhalb ihres Profils einen Unterdruck, der den Luftstrom beschleunigt und entlang der Tragflächenoberfläche ablenkt. Dynamischer Auftrieb entsteht als Resultat dieser Umströmung senkrecht zu Anströmrichtung und wirkt entgegen der Erdanziehungskraft.

Die Stärke des dynamischen Auftriebs ist abhängig von der Fläche des umströmten Körpers, sowie der Dichte und besonders der Geschwindigkeit der Luftströmung. Einfach ausgedrückt, je schneller die Luft über eine möglichst große Tragfläche strömt, desto stärker die Auftriebskraft. Da Flugzeugtragflächen entsprechend optimiert sind und über Klappensysteme für den Start weiter vergrößert werden können, reduziert sich die notwendige Strömungsgeschwindigkeit bereits erheblich. Je nach Flugzeugtyp sind dennoch zwischen 60 (bei einem Kleinflugzeug) und 180 Knoten (bei großen Verkehrsflugzeugen) notwendig um eine ausreichende Strömung zu erzeugen, damit das Flugzeug in die Luft gehoben werden kann. Die Concorde benötigte aufgrund ihres Deltaflügels und den damit verbundenen aerodynamischen Eigenheiten gar 220 Knoten um abzuheben.

Ob die Luftströmung über der Tragfläche durch die Beschleunigung des Flugzeugs oder bewegte Luft, also Wind, erzeugt wird spielt keine Rolle. Eine schöne Darstellung dazu findet ihr bei LEIFI. Im Extremfall reicht also allein starker Wind, um den Auftrieb über der Tragfläche ausreichend zu stärken, damit das Flugzeug abhebt. Diese Erklärung verdeutlicht übrigens auch, warum es so wichtig ist, dass gegen den Wind gestartet und gelandet wird. Direkter Gegenwind unterstützt die Luftströmung entsprechend, während Rückenwind sie entscheidend stört.

Gibt´s das auch in echt?

Prinzipiell ist das Starten im Wind ein rein theoretischer Gedanke. In der Realität findet man zum einen kaum derartig extreme und gleichzeitig konstante Bedingungen, zum anderen wäre ein entsprechendes Manöver hochgradig riskant und fahrlässig für Beteiligte und Außenstehende. Ohne es bewusst zu provozieren kann das Phänomen allerdings bei einer Verkettung günstiger Umstände beobachtet werden. So zeigt das folgende Video, wie eine abgestellte Boeing 747-400 der Southern Air bei starken Winden deutlich mit dem Bugfahrwerk abhebt. Dank entfernter Triebwerke hat das Flugzeug einiges an Masse verloren und verfügt über einen veränderten Schwerpunkt. In Kombination mit den starken Winden und der Ausrichtung direkt gegen den Wind hebt der entstehende Auftrieb die leichte Front des Jumbos kontinuierlich in die Luft.

Weiterführende Informationen zum Thema dynamischer Auftrieb erhaltet ihr bei Cosmos und LEIFI.

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Danny
Danny
2 Monate zuvor

Hier sind zwei Videos, welche real sind und sehr gut das Thema verdeutlichen:

https://youtu.be/IPOtDPHjW-Y

https://youtu.be/b_WmjWAGkLI

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