Ein Flugzeug fliegt, wenn sein Antrieb größer als der Luftwiderstand ist, und gleichzeitig sein Auftrieb größer als das Gewicht des Flugzeuges ist. Der Auftrieb entsteht, wenn sich das Flugzeug in der Luft bewegt. 

Flugzeug

(c) LB

Größter Effekt für den Auftrieb ist der Anstellwinkel der Tragflächen. Die Luftteilchen prallen unten auf die Tragfläche auf, und drücken sie nach oben. Wir kennen das, wenn man eine Hand aus dem Eisenbahnfenster streckt, und leicht kippt. Ein zweiter Effekt ist ebenfalls – aber in geringerem Maß – für den Auftrieb verantwortlich: durch die spezielle Wölbung der Tragflächen strömt oben die Luft schneller als unten vorbei. Schnelle Strömungen haben einen geringeren Druck als langsame Strömungen. Es entsteht an der Oberseite der Tragfläche ein Unterdruck: der Auftrieb. Dies wird im Gesetz von Bernoulli formuliert.

Wikipedia Stichworte: Flugzeug, dynamischer Auftrieb, Gesetz von Bernoulli, Magnus-Effekt

Bei Starrflügelflugzeugen wird der Auftrieb bei der Vorwärtsbewegung des Luftfahrzeugs durch die Luftströmung an den Tragflächen erzeugt. Gemäß der Strömungslehre von Bernoulli, wird hierbei Auftrieb durch den Überdruck an der Unterseite und durch Unterdruck (Sog) an der Oberseite des Profils erzeugt.

Effekt 1: Betrachten wir die Luft, die auf die Tragflächenunterseite trifft. Die Luftteilchen prallen auf die Tragflächenunterseite und drücken die Tragfläche nach oben und nach hinten. Deshalb muss jede Tragfläche einen so genannten Anstellwinkel besitzen. Der Anstellwinkel ist der Winkel zwischen dem Luftstrom und der Tragfläche. Wenn dieser Winkel 0° ist, dann können keine Teilchen reflektiert werden. Jede Tragfläche benötigt einen positiven Anstellwinkel!

Grafik: Anstellwinkel (Quelle: Werner Gruber)

Effekt 2: Wenn man die Luftströmung um eine Auftrieb erzeugende Tragfläche nun auch im Detail betrachtet, stellt man fest, dass die Luft oberhalb der Tragfläche schneller als unterhalb fließt. Die Beschleunigung der Luft auf der Oberseite und Verzögerung der Strömung auf der Unterseite geht gemäß dem Bernoulli-Effekt mit Druckdifferenzen einher: verringerter Druck auf der Oberseite und erhöhter Druck auf der Unterseite. Die spezielle Form (das Profil”) der meisten Tragflächen, deren Oberseite meist konvex gewölbt ist, verstärkt den Geschwindigkeitsunterschied zwischen Ober- und Unterseite, das Ausmaß der Luftablenkung und somit letztlich den Auftrieb.

Grafik: Werner Gruber.

Diese Informationen sind noch sehr unvollständig.

Video: „Fliegen“ auch ohne Antrieb. Auf die relative Windgeschwindigkeit kommt es an.

Links:

Ein hervorragendes Skriptum mit Erklärungen zum Fliegen und Anleitungen für gut fliegende Papierflieger ist auf der Website von Werner Gruber zu finden. http://brain.exp.univie.ac.at/ypapierflieger/PHYSIK_OEPG_LV.pdf