AERODYNAMIK

A|erodynamik,

 

Teilgebiet der Aeromechanik und der Strömungslehre, die Wissenschaft von der Bewegung (Strömung) der Luft, im weiteren Sinn auch von anderen Gasen, und den dabei wirksamen, v. a. auf umströmte Körper (z. B. Autos, Flugzeuge) ausgeübten Kräften. Die Aerodynamik untersucht besonders die Verhältnisse in nicht zu schnell strömenden Gasen, sodass die Gesetze und Methoden der Hydrodynamik anwendbar sind.In Abhängigkeit von Zustandsgrößen des strömenden Mediums (Dichte, Druck und Temperatur), Form, Querschnitt und Oberflächenbeschaffenheit des umströmten Körpers sowie der Anströmgeschwindigkeit ermittelt sie v. a. Strömungsform, Strömungswiderstand (speziell den Luftwiderstand), Wirbelbildung (Wirbel) und Zirkulation sowie die damit verknüpften Druckunterschiede (Auftrieb, Magnus-Effekt), wobei in erster Näherung Reibungs- und Zähigkeitseffekte vernachlässigt werden können. Zu berücksichtigen sind diese jedoch bei der Erforschung von Grenzschichten und ihrer Ablösung von umströmten Körpern sowie bei der Bestimmung von Reibungswiderständen.

 

Die Hochgeschwindigkeits-Aerodynamik oder Ultraschall-Aerodynamik untersucht Strömungsvorgänge und Kraftwirkungen bei Geschwindigkeiten nahe der Schallgeschwindigkeit (transson. Bereich) und darüber, wobei die besonders bei Über- und Hyperschallströmungen auftretenden starken Dichte-, Druck- und Temperaturänderungen (Druckwelle, Stoßwelle, Verdichtungsstoß) unter Heranziehung der Gleichungen der Gasdynamik behandelt werden. Strömungsvorgänge in hoch verdünnten Gasen (z. B. in der hohen Atmosphäre) werden in der Super- oder Supra-Aerodynamik unter Beachtung der kinetischen Gastheorie behandelt, während die von elektrischen und magnetischen Feldern beeinflussten und ihrerseits selbst solche Felder erzeugenden Strömungen in elektrisch leitenden Gasen durch die Magnetogas- oder Magnetohydrodynamik beschrieben werden.

 

Die Aerodynamik des Flugzeugs befasst sich v. a. mit den Luftkräften, die bei der Umströmung von Flugzeugen an diesen angreifen (sie überschneidet sich zum Teil mit der Flugmechanik) und die von der Form der Tragflügel, des Rumpfes, der Leitwerke, Triebwerke u. a. abhängen, die außerdem wesentlich durch Fluggeschwindigkeit, Anstellwinkel der Tragflügel und Luftdichte bestimmt sind. Teilgebiet ist die Tragflügeltheorie, die sich auch mit den Mitteln zur Auftriebserhöhung (Auftriebshilfen) und Grenzschichtbeeinflussung befasst. Sie liefert außerdem Erkenntnisse für den Entwurf von Propellern und Schiffsschrauben, Strömungsmaschinen und Tragflügelbooten.

 

Die Erkenntnisse der Aerodynamik hinsichtlich der an Kraftfahrzeugen wirkenden und deren Fahrverhalten beeinflussenden Kräfte in Abhängigkeit von Fahrzeugform, -querschnitt und -geschwindigkeit haben dazu geführt, nicht nur strömungsgünstigere Formen (Stromlinienform, Abrissheck u. a.) anzustreben, sondern auch durch besondere aerodynamische Hilfen wie Spoiler, Bug- und Heckschürzen und durch spezielle Bodengestaltung eine Verringerung des Fahrwiderstands sowie eine zur Entlastung oder Belastung der Achsen führende günstige Beeinflussung der auftretenden Auftriebs- und Abtriebskräfte zu erzielen.

 

Die Aerodynamik liefert auch Erkenntnisse hinsichtlich der aerodynamischen Stabilität von Bau- und Tragwerken gegenüber Eigenschwingungen, die durch starke unregelmäßige Windlasten angeregt werden und zu Resonanzkatastrophen führen können. Die verschiedenen Beiwerte, die in die von ihr hergeleiteten Beziehungen zwischen den verschiedenen Luftkraftkomponenten und dem Staudruck eingehen (z. B. der Auftriebsbeiwert und der C_w-Wert), werden heute meist durch Modellversuche im Windkanal empirisch bestimmt.

 

Literatur:

 

H. Schlichting u. E. Truckenbrodt: A. des Flugzeugs, 2 Bde. (²1967 u. ²1969);

 R. Kutter: Flugzeug-A. (1983);

 H. Sockel: A. der Bauwerke (1984);

 H. Glück: A. der Schienenfahrzeuge (1985);

 F. Dubs: A. der reinen Unterschallströmung (⁶1990);

 Aerodynamik C. Kermode: A. u. Flugverhalten (1992);

 W. H. Hucho: A. des Automobils (²1994).