Einflüsse verschiedener Faktoren auf die Beiwerte ca und cw
Auf der letzten Seite haben wir erfahren, dass die beiden Beiwerte von einigen Faktoren abhängen, u.a. der Formgebung und der Oberflächengüte des Tragflügels.
Ganz besonders interessiert den Flieger aber der Einfluss des Anstellwinkels a (Alpha), der Machzahl M und aerodynamischer Hilfsmittel (Landeklappen, Bremsklappen, Interzeptoren u.ä.)

Die blaue Kurve zeigt für jeden Anstellwinkel einen Wert für cA (vertikale Achse) und cW (horizontale Achse).
Diese Kurve nennt man Polare.
Im Bild sind charakteristische Anstellwinkel bezeichnet.
Los geht´s mit a0 , dem Nullanstellwinkel, das Profil erzeugt keinen Auftrieb, nur Widerstand. Jetzt erhöhen wir langsam den Anstellwinkel (wir drehen unsere Hand im Fahrtwind langsam in die Senkrechte) – auf der Polare bewegen wir uns nach rechts oben. Der Auftriebsbeiwert und damit der Auftrieb nimmt zu, stärker als der ebenfalls zunehmende Widerstandsbeiwert (Widerstand) agünst liegt an der Stelle der Polare an der die Tangente anliegt. An diesem Punkt ist das Verhältnis von cA zu cW maximal. Die aerodynamische Qualität ist am besten. Dies ist auch der Anstellwinkel, bei dem man mit dem Flieger am günstigsten fliegen kann.

Der Widerstand setzt sich aus zwei Teilen zusammen. Der eine Teil ist der, bei dem cA und damit FA gleich Null sind (FW,0); der zweite Anteil ist der mit der Auftriebserzeugung verbundene Anteil. Dieser zusätzliche Widerstandsanteil heißt induzierter Widerstand (FW,i), der dazugehörige Beiwert induzierter Beiwert (B).
Der Widerstandsbeiwert cW,0 ist abhängig von M, der Schallgeschwindigkeit (Bild rechts).
Im Bild sieht man, dass cW,0 mit Annäherung an die Schallgeschwindigkeit stark ansteigt, um im Überschallbereich wieder abzusinken. (grüne Kurve). Auch der den induzierten Widerstandsbeiwert cW,i mitbestimmende Faktor B hängt von M ab. Er ist im Unterschallbereich konstant und steigt im Überschallbereich sehr stark an.

Daraus leiten sich konstruktive Besonderheiten von Überschallflugzeugen ab.

Einfluss der Tragflächenfeilung:
An Tragflächen mit gerader Vorderkante (kleiner Pfeilwinkel) kommt es mit zunehmender Geschwindigkeit relativ schnell zum Abreißen der Strömung an der Tragflächenoberseite.
Die Luftströmung, die bis dahin eng am Profil anliegt, verwirbelt und der Auftrieb sinkt.
Steigt die Geschwindigkeit noch weiter, entstehen an der Profiloberseite örtliche Überschallzonen, die das Verhältnis Auftrieb – Widerstand noch weiter verschlechtern.
Dieses Problem kann man umgehen, indem die Vorderkante der Tragflächen mehr oder weniger gepfeilt wird.
Eigentlich gibt es für jede M-Zahl einen optimalen Pfeilwinkel, bei dem das Verhältnis zwischen Auftrieb und Widerstand optimal ist. Aus dieser Erkenntnis entstanden in den 60-er Jahren Flugzeuge mit veränderlicher Tragflügelgeometrie (Schwenkflügler wie die MiG-23, die F-111 oder die F-14).
Einfluss aerodynamischer Hilsmittel:
Wesentlichen Einfluss auf den Verlauf aerodynamischer Kennkurven hat die Nutzung von Landeklappen oder Vorflügeln und das Abblasen der Grenzschicht (z.B. System SPS bei der MiG-21).
Auf dem rechten Bild ist zu erkennen, dass
- a) der Auftriebsbeiwert bei dicken Profilen (z.B. blau, Transportflugzeug) bei gleichem Anstellwinkel grundsätzlich größer ist und
b) der Auftriebsbeiwert bei der Nutzung von Auftriebshilfen (Landeklappen, Vorflügel, SPS) bei gleichen Geschwindigkeiten größer wird.
Daraus folgt, dass die Geschwindigkeit z.B. im Landeanflug oder im Manöverluftkampf verrringert werden kann, ohne dass das Flugzeug instabil wird.
