Kann das Flugzeug abheben? Flugzeug auf Laufband.

Ein Flugzeug steht auf einem Laufband, welches immer exakt mit der Geschwindigkeit läuft wie das Flugzeug rollt - nur in entgegengesetzter Richtung:

Die Frage lautet: kann das Flugzeug abheben?

Los gehts . Und bitte mit Begründung.

Bitte keine Diskussion darüber, ob es ein solches Laufband gibt oder ob es verzögert beschleunigt, es geht nur um die Aufgabe, die Bedingungen sind fix. Kann ein Flugzeug abheben, welches auf einem Rollband steht, das mit der exakt gleichen Geschwindigkeit entgegengesetzt läuft?

Ich denke nicht...weil ja keine Lufströmung unter den Tragflächen entsteht.

Hatten wir schon mal... Die Antwort steht irgendwo im "Was Du schon immer wissen wolltest..."-Thread.
Hier https://www.computerbase.de/forum/t...er-wissen-wolltet.147919/page-38#post-1751757
Mitte der Seite....

Nein, es hebt nicht ab.

Intruder schrieb:

...steht irgendwo im "Was Du schon immer wissen wolltest..."-Thread. ...

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Na ja, in einem 42 Seiten Thread irgendwo . Dann lieber mal eine echte Diskussion, kann ja nicht jeder erst 42 Seiten lesen

Trotz des Links...

phil. schrieb:

Ein Flugzeug erfährt nur einen Auftrieb wenn sich dieses vorwärts bewegen kann.
Nur dann strömt Luft über die Tragflächen, oben schneller als unten, aufgrund des Profils.
Durch den Unterdruck oberhalb der Tragflächen wird das Flugzeug nach oben"gezogen".
Wenn sich das Laufband mit gleicher Geschwindigkeit entgegengesetzt bewegt, bleibt das
Flugzeug, relativ zur Lufströmung, stehen.

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Das braucht man nicht zu diskutieren, daß ist eine Tatsache

Der Schub der Turbinen/Propeller wird durch das Laufband neutralisiert. Das bedeutet, daß das Flugzeug auf der Stelle stehen bleibt und somit keine Luftströmung entsteht, die das Flugzeug in die Höhe ziehen könnte.

Edit: Zu Spät. Intruder hat die richtige Lösung schon vorgestellt.

Fu Manchu schrieb:

Na ja, in einem 42 Seiten Thread irgendwo . Dann lieber mal eine echte Diskussion, kann ja nicht jeder erst 42 Seiten lesen

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Da ist ja schon alles gesagt, aber 42 Seiten können interessant sein.

N'Abend allerseits,

die CB-Mods waren nach Rücksprache so freundlich, diesen Thread nochmal aufzumachen. Ich bin nämlich vor wenigen Wochen über die Flugzeug-Laufband-Problematik gestolpert und habe seitdem viel Zeit damit verbracht und Überzeugungsarbeit geleistet, zahlreichen Internetnutzern, Kollegen, Verwandten und Bekannten zu erklären warum das Flugzeug doch abhebt. Um diese Erklärung auch hier zu posten, wo laut den bisher geposteten Antworten die Meinung vorherrscht, dass das Flugzeug nicht abhebe, habe ich um die Erlaubnis gebeten, einen neuen Thread dazu zu eröffnen. Die erneute Öffnung dieses Threads erfüllt nun diesen Zweck, im Endeffekt ist es mir gleich, mir geht es um die "Mission". Ich möchte hier auch niemanden bevormunden oder belehren, es geht nur um die Erörterung von Fakten und Zusammenhängen.

Bevor ich anfange möchte ich noch darum bitten, stets sachlich zu bleiben und seine Ausführungen auch zu begründen. Ansonsten wird hier (zu recht!) ganz schnell wieder dicht gemacht, und da hat keiner was von. Also immer schön locker bleiben!

Nun zum Flugzeug. Also, die Vorgabe ist, dass ein Flugzeug auf einem riesigen Laufband steht. Dieses Laufband verfügt über einen eigenen Antrieb, welcher das Band stets auf die Gewschwindigkeit des Flugzeugs beschleunigt, nur in umgekehrter Richtung. Die Frage ist, ob das Flugzeug jemals abheben kann.

Viele der Gefragten verstehen die Aufgabenstellung so, dass sie frage, ob das Flugzeug genau in diesem Moment und von diesem Ort, also am Anfang der "Startbahn" (bzw. des Laufbands) abhebe. Dies ist insofern nicht korrekt, dass die Aufgabe und die Frage eigentlich darauf abzielen, ob sich das Flugzeug von der Stelle bewegen kann. Da es ohne Bewegung relativ zur (stillstehenden) Luft keinen Auftrieb und damit kein Abheben geben kann geht diese Gruppe davon aus, dass das Flugzeug nicht abhebt. Es ist selbstverständlich korrekt, dass es ohne Bewegung auch keinen Auftrieb und damit keinen Flug geben wird. Nicht korrekt ist allerdings, dass sich das Flugzeug nicht von der Stelle bewegt. Warum das so ist führe ich weiter unten im Detail auf.
Wenn man nachhakt, warum sich das Flugzeug nicht von der Stelle bewege, geben eigentlich alle an, dass das Laufband dem Bewegungsdrang des Flugzeugs entgegenwirkt und sich die einwirkenden Kräfte aufheben. Dies ist eine Fehleinschätzung. Zuerst widerspricht es der Aufgabenstellung, welche besagt, dass sich das Laufband genau so schnell bewegt wie das Flugzeug. Wenn das Flugzeug also auf der Stelle steht, dann steht auch das Laufband. Die Annahme, dass das Laufband so schnell läuft wie es muss, um das Flugzeug an einem Ort zu halten, ist falsch. Selbst wenn man dieses Gedankenexperiment in der realen Welt mit tatsächlicher Physik, Reibungskoeffizienten und -verlusten aufbauen könnte würde das Flugzeug abheben können. Die Aussage, dass das Flugzeug nur unter idealisierten Bedingungen abhebe, ist demnach ebenso falsch.

Kommen wir also zum Kern der Sache: warum hebt das Flugzeug ab? Um das zu verstehen müssen wir uns die verschiedenen Kräfte ansehen, die auf das Flugzeug wirken. Dazu habe ich folgendes Diagramm angefertigt:



Die Turbinen des Flugzeugs erzeugen eine Kraft, die versucht, das Flugzeug voranzutreiben (FRumpf). Gleichzeitig erzeugt das Laufband durch seine Bewegung eine Kraft auf die Räder des Flugzeugs (FRad/Band). Und hier liegt auch schon die Crux des ganzen Experiments. Die Triebwerke treiben den Flugzeugrumpf selber voran, das Laufband unter dem Flugzeug wirkt aber lediglich auf die Räder des Flugzeugs. Diese besitzen keinen eigenen Antrieb und können sich, ganz im Gegensatz zum Auto, frei drehen. Ob sich das Rad vorwärts, rückwärts oder garnicht dreht hat auf die Bewegungen des Rumpfes demnach keinen Einfluss. Aus diesem Grund hat das Laufband keine Möglichkeit, der Kraft der Triebwerke entgegenzuwirken. Das Flugzeug wird sich also vorwärts bewegen und irgendwann abheben. Der einzige Einfluss des Bands ist lediglich der, dass sich die Räder des Flugzeugs beim Erreichen der Abhebegeschwindigkeit doppelt so schnell drehen wie sich das Flugzeug bewegt. Anhand der in der Luftfahrt vorherrschenden Toleranzbereichen (zur Sicherheit) sollte jedes Flugzeug mit dieser Mehrbelastung klarkommen.

Es gibt eine einfache Methode, die es jedem ermöglicht, sich das Gedankenexperiment auf einfache Weise anschaulich klarzumachen. Dazu nimmt man ein Matchbox-Auto (keins zum Aufziehen!) und stellt es auf ein A4-Blatt Papier. Nun schiebt man das Auto mit dem Finger langsam vorwärts, was dem Vortrieb des Flugzeugs durch die Triebwerke entspricht. Gleichzeitig zieht man das Blatt nach hinten weg (= Laufband). Selbst wenn man damit die Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung überschreitet hat man kein Problem, das Auto per Finger weiter vorwärts zu bewegen. Ob sich der Boden unter dem Auto bewegt hat auf dessen Vorwärtsbewegung demnach keinen Einfluss, genau wie das Laufband auch das Flugzeug nicht bremsen wird.

Bei Bedarf habe ich noch einige Youtube-Videos mit ähnlichen Experimenten und einen Eintrag in der internationalen Wikipedia-Datenbank anzubieten.

Ich bitte um Stellungnahmen, Fragen, Anregungen usw.

Gruß
the Interceptor

Ohne den Text jetzt gelesen zu haben: das Flugzeug "stösst" sich von der Luft ab. Im Gegensatz zu einem PKW ist der Untergrund also Wurst - von der Drehzahl der Räder mal abgesehen. Da der Rollwiderstand wohl etwas größer als bei der handelsüblichen Betonpiste wäre, könnte sich der Startweg etwas vergrößern.

Wem fällt sowas bitte ein?

PS: braucht man eigentlich auch gar nicht weiter überlegen, die Eingangsbedingung "beschleunigt das Band auf die Geschwindigkeit des Flugzeuges in entgegengesetzter Richtung" impliziert ja bereits eine entstehende Geschwindigkeit des Flugzeuges gegenüber einem dritten Beobachter...

Ich habe mal früher mit Freunden ein ferngesteuertes Auto auf ein Laufband gestellt um zu gucken wie schnell es theoretisch ist.
Wenn das Auto Vollgas gibt, und man die Geschwindigkeit des Laufband anpasst, also erhöht, dann verharrt das Auto irgendwann auf der Stelle, es drehen sich logischerweise nur die Räder .
Dann gabs ja diese zweite Stufe, die Turbo war, oder wie auch immer, dann fuhr das Auto natürlich über das Laufband.

Da das Prinzip der Tragfläche ist, oben einen Unter- und darunten einen Überdruck zu schaffen.
Das ist nur möglich dadurch das Luft unter bzw über die Tragfläche streift.
In diesem Fall läuft das Laufband exakt mit der selben Geschwindigkeit wie das Flugzeug es täte, wenn es auf einer richtigen Laufbahn stünde

(siehe Eingangspost: "Ein Flugzeug steht auf einem Laufband, welches immer exakt mit der Geschwindigkeit läuft wie das Flugzeug rollt")

Wir gehen bei diesem Gedankenspiel davon aus, das die Kraft der Turbinen, des Propeller genauso gehalten ist, dass das Flugzeug, so wie das Auto auf dem Laufband verharrt.
Wenn nun die Schubkraft der Turbinen erhöht wird ohne die Geschwindigkeit des Laufbandes zu erhöhen, dann hebt das Flugzeug ab, eben weil es nun Luft gibt, die mit ausreichender Geschwindigkeit über/unter den Tragflächen langstreicht.
Erhöhrt man aber die Geschwindigkeit des Laufbandes im Verhältnis zu der Schubkraft, so verharrt das Flugzeug an der selben Stelle, da keine genügend schnelle Luft an die Tragfächen kommt um Auftrieb zu erzeugen.

Im Prinzip ist es hier sogar fast unerheblich ob das Flugzeug über Turbinen oder das Auto mit Tragflächen über die Räder angetrieben würde.
Ohne Geschwindigkeit kein Luftstrom, ohne Luftstrom kein Abheben.

Tapeworm schrieb:

Ich habe mal früher mit Freunden ein ferngesteuertes Auto auf ein Laufband gestellt um zu gucken wie schnell es theoretisch ist.
Wenn das Auto Vollgas gibt, und man die Geschwindigkeit des Laufband anpasst, also erhöht, dann verharrt das Auto irgendwann auf der Stelle, es drehen sich logischerweise nur die Räder .
Dann gabs ja diese zweite Stufe, die Turbo war, oder wie auch immer, dann fuhr das Auto natürlich über das Laufband.

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Ein schönes Experiment, aber leider nicht auf unseren Fall übertragbar, da ein Auto sich über die Räder antreibt, ein Flugzeug aber über die Luft.

Tapeworm schrieb:

Da das Prinzip der Tragfläche ist, oben einen Unter- und darunten einen Überdruck zu schaffen.
Das ist nur möglich dadurch das Luft unter bzw über die Tragfläche streift.
In diesem Fall läuft das Laufband exakt mit der selben Geschwindigkeit wie das Flugzeug es täte, wenn es auf einer richtigen Laufbahn stünde

(siehe Eingangspost: "Ein Flugzeug steht auf einem Laufband, welches immer exakt mit der Geschwindigkeit läuft wie das Flugzeug rollt")

Wir gehen bei diesem Gedankenspiel davon aus, das die Kraft der Turbinen, des Propeller genauso gehalten ist, dass das Flugzeug, so wie das Auto auf dem Laufband verharrt.

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Moment, das sind zwei verschiedene Aussagen! Du gehst davon aus, dass das Laufband sich (in umgekehrter Richtung) genau so schnell bewegt wie das Flugzeug - korrekt, so steht es in der Aufgabe. Dass dies das Flugzeug an einer Stelle hält steht dort aber nicht. Bitte lies nochmal meinen Beitrag dazu, ich bin genau darauf eingegangen.

Tapeworm schrieb:

Wenn nun die Schubkraft der Turbinen erhöht wird ohne die Geschwindigkeit des Laufbandes zu erhöhen, dann hebt das Flugzeug ab, eben weil es nun Luft gibt, die mit ausreichender Geschwindigkeit über/unter den Tragflächen langstreicht.
Erhöhrt man aber die Geschwindigkeit des Laufbandes im Verhältnis zu der Schubkraft, so verharrt das Flugzeug an der selben Stelle, da keine genügend schnelle Luft an die Tragfächen kommt um Auftrieb zu erzeugen.

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Das Laufband ist nicht an die Schubkraft, sondern einzig an die Geschwindigkeit des Flugzeugrumpfes im Verhältnis zum umliegenden Boden gekoppelt. Und selbst wenn sich das Band mit deutlich höherer Geschwindigkeit bewegen würde wäre sein Einfluss nur gering, da es ausschließlich auf die sich frei bewegbaren Räder wirkt.

Tapeworm schrieb:

Im Prinzip ist es hier sogar fast unerheblich ob das Flugzeug über Turbinen oder das Auto mit Tragflächen über die Räder angetrieben würde. Ohne Geschwindigkeit kein Luftstrom, ohne Luftstrom kein Abheben.

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Genau so ist das, so ganz unerheblich ist die Frage Flugzeug oder Auto aber trotzdem nicht.

Leicht abgewandelt: ein Wasserflöugzeug auf einem Fluss. Bitte keine Diskussione darüber ob es so einen Fluss gibt oder ähnliches - nehmt einfach Laborbedingungen.

Das Flugzeug will entgegen der Flusströmung starten, der Fluss wird aber immer schneller mit steigender Geschwindigkeit des Flugzeuges. Auf dem Fluss selber erreicht das Flugzeug auch seine Geschwindigkeit, aber vom Ufer aus gesehen verharrt es an Ort und Stelle. Und so auch von der Luft aus "gesehen". Es hebt nicht ab.
Gleiches auf dem Laufband.

Auf einem Fluss spielt der mechanische Widerstand zwischen Flugzeug (bzw. dessen Schwimmern) und dem Wasser eine andere Rolle als Räder auf einer ebenen Fläche. Der Rollwiderstand eines Fahrzeugs (was ein Flugzeug am Boden nunmal ist) ist im Allgemeinen wesentlich geringer als der Strömungswiderstand eines Schwimmkörpers im Wasser, schon allein wegen dessen hoher Dichte.

Aber okay, nehmen wir mal ein Flugzeug auf dem Wasser. Wie wäre es dann mit einem Flugzeug, welches keine Schwimmer, sondern dicke Ballonräder hat, mit denen es auf dem Wasser schwimmt, und die sich drehen können (sonst wären es auch kaum Räder). Würde die Strömung des Flusses dann Einfluss auf den Start des Flugzeugs haben?

Es bleibt ja nicht auf der Stelle:

- die Aufgabenstellung besagte ja schon das Gegenteil (siehe mein PS oben)
- (ungebremste) Räder oder auch Rumpf sind niemals in der Lage, der Schubkraft der Triebwerke eine äquivalente Kraft entgegenzustellen

Ich frage mich sowieso eher, bis einer ankommt und fragt, was passiert, wenn einer mit einem entsprechend großen Fön dem Flieger hinterherhechtet und entsprechend Rückenwind generiert...zumindest theoretisch könnte DAS das Abheben verhindern...

Edit: nein, Interceptor, die Rolle ist genau die gleiche. Nämlich den Rumpf vor Beschädigungen am Boden zu schützen und beim Landen noch etwas Bremskraft zu geben. Siehe Me 163 oder Prototypen der Ar 234, die haben sich des Fahrwerks gleich nach dem Start entledigt, da unnütz...

E²: der Turbo-Fluss hätte sogar weniger Gegenwirkung, da der erhöhte Auftrieb das Wasserflugzeug höher aus dem Wasser heben würde...

Also ich hab mir hier bei weitem nicht alles durchgelesen, aber es hängt wesentlich von der Konstruktion des FAhrwerks/der Räder an.
Wenn diese "frei-hängend" gelagert sind, also sich frei drehen können, wie bsplw. Skateboardrollen, interessiert das Flugzeug sich herzlich wenig fürt ein Laufband. Die vorwärtsgeschweindikeit eines Flugzeugs beim start ensteht ja durch den Schub der Triebwerke, die vollkommen verbindungslos zum Untergrund sind. Also würde der freigesetzte Schub in keinster weise gemindert.

sehr interessantes thema. Stimme interceptor völlig zu.
Das fleugzeug stösst sich von der luft ab, und nicht wie autos vom boden.
wären jetzt die turbinen ausgeschaltet, sodass das flugzeug nur durch das fahrwerk starten möchte (z.b. segelflieger) wäre es unmöglich zu starten.
Das Beispiel mit dem modellwagen auf papier find ich sehr passend

Ich widerspreche dem Interceptor und nobody einfach mal. Es ist wirklich eine Frage der Radaufhängung. Die Aufgabenstellung im Eingangspost widerspricht aber dem Prinzip, nachdem eine gewöhnliche Flugzeugradaufhängung gebaut ist. welches immer exakt mit der Geschwindigkeit läuft wie das Flugzeug rollt - nur in entgegengesetzter Richtung:
Das Flugzeug rollt also mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Laufband! Würde der Schub der Düsen, die frei aufgehängten Räder nun so beschleunigen, dass das Flugzeug sich bewegen würde, würden die Räder sich schneller drehen und die Vorraussetzung, dass das Flugzeug so schnell rollt wie das Fließband, wäre nicht mehr gegeben. Bei ner echten Radaufhängung von dem Flugzeug hätte Interceptor natürlich Recht und es würde sich nur die Strecke verlängern, die bis zum Start zurückgelegt würde.

TnTDynamite schrieb:

Würde der Schub der Düsen, die frei aufgehängten Räder nun so beschleunigen, dass das Flugzeug sich bewegen würde, würden die Räder sich schneller drehen und die Vorraussetzung, dass das Flugzeug so schnell rollt wie das Fließband, wäre nicht mehr gegeben.

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Da ist ein kleiner Denkfehler drin. Die Geschwindigkeit des Flugzeugs kann von der Geschwindigkeit der Räder abweichen. Flugzeug und Fließband können sich also durchaus gleich schnell bewegen. Das sich die Räder dann doppelt so schnell drehen äußert sich wie gesagt lediglich in höheren Verlusten. Zur Verdeutlichung:

- Flugzeug setzt sich durch Schub in Bewegung
- Flugzeug 1 km/h vorwärts = Band 1 km/h rückwärts = Reifen 2 km/h
- Flugzeug 2 km/h vorwärts = Band 2 km/h rückwärts = Reifen 4 km/h
- Flugzeug 3 km/h vorwärts = Band 3 km/h rückwärts = Reifen 6 km/h
...

Tjo, interessantes Experiment, aber ich denke nicht, dass das Flugezug abhebt da es ja keine Luftströmung gibt.

Das Flugzeug hebt ab, weil es ihm egal ist, ob das Laufband steht oder sich bewegt.
Die Bewegung des Laufbandes fuehrt nicht zu einer Bewegung des Flugzeugs in Laufbandrichtung sondern nur zu einem schnelleren Drehen der Flugzeugraeder.
Interceptor hat das richtig erklaert.