Das Polardiagramm

Um die Eigenschaften von bestimmten Tragflügeltypen besser vergleichen zu können, untersuchen wir nun den Zusammenhang von Widerstandskraft Auftrieb . Beide Kräfte berechnen sich ähnlich. Den markanten Unterschied zwischen ihnen stellen die profilbezogenen Grössen c_A und c_W dar. Der Auftriebsbeiwert c_A bestimmt den Betrag der zur Strömungsrichtung senkrecht stehenden Auftriebskraft. Der in Strömungsrichtung zeigende Strömungswiderstand wird mit Hilfe des Widerstandsbeiwerts c_W berechnet. Tragen wir bei konstanter Reynoldszahl jeweils c_A und c_W gegen den Anstellwinkel in ein Koordinatensystem ein, erhalten wir profiltypische Erkenntnisse.

Abbildung 6.7: c_A--Graph

Im Bild erkennen wir deutlich, dass bei zunehmendem Anstellwinkel der Auftriebsbeiwert bis zu einem Maximalwert c_Amax zunimmt. Bei grösseren Winkelwerten als kommt es zu einem Abreißen der Strömung auf der Tragflächenoberseite, d. h. es bilden sich dort Wirbel. Zur Wirbelbildung an der Profilunterseite kommt es, wenn der Anstellwinkel den Wert unterschreitet.
Otto Lilienthal^4.4hatte die Idee, c_A in Abhängigkeit von c_W aufzutragen. Das sogenannte Polardiagramm (vgl. Abb. ) enthält explizit zu jedem Funktionspunkt den zugehörigen Anstellwinkel.

Abbildung 6.8: Polardiagramm

Bildet man die Strecke zwischen Koordinatennullpunkt und einem beliebigen Funktionswert, dann schließt diese mit der c_A-Achse den sogenannten Gleitwinkel ein. Wie wir dem Graphen entnehmen gilt für tan:

Zusätzlich haben wir noch die Gleitzahl als Tangens von definiert . Die Gleitzahl gibt uns Aufschluss über das Verhältnis von Strömungswiderstand und Auftrieb. Je kleinere Werte die Gleitzahl eines Profils annimmt, desto geringer ist der Widerstand || bezogen auf den Auftrieb ||.
Im folgenden Bild 6.9 werden die Polardiagramme eines Propellerflugzeugs bei Vollgas- und Leerlauf-Betrieb dargestellt. Der Reiseflug (optimaler Betriebszustand) wird bei maximalen Quotienten aus c_W- und c_A-Wert angenommen .

Abbildung 6.9: Polardiagramme bei Vollgas und Leerlauf