2. Lufttransportsysteme

5. Fluggerät (Einführung)

5.6. Flugenvelope

Die Flughöhe und Fluggeschwindigkeit, mit denen ein Flugzeug fliegen kann, sind offensichtlich begrenzt. So braucht ein Flugzeug eine Mindestgeschwindigkeit zum Fliegen (die also beim Starten und Landen überschritten werden muss). Diese minimale Fluggeschwindigkeit wird auch als aerodynamische Grenze bezeichnet. Andernfalls erfolgt ein Strömungsabriss (Stall) und das Flugzeug verliert unkontrolliert an Flughöhe und muss danach "abgefangen" werden, um wieder unter Kontrolle zu sein. Die Strömungsabrissgeschwindigkeit (Stall Speed) ist im Höhen- / Geschwindigkeitsdiagramm (Flugenvelope) als Grenze nach links zu erkennen. Dies verdeutlicht auch, warum im Langsamflug bei Verkehrsflugzeugen oft Klappen (Flaps) als sogenannte Hochauftriebshilfen eingesetzt werden. Sie ermöglichen ein vergleichsweise langsames Starten und Landen und damit vergleichsweise kurze Start- und Landebahnen (und eine moderate Belastung der Bremsen). Die Fluggeschwindigkeit ist im Diagramm als wahre Fluggeschwindigkeit (True Air Speed - TAS) in Knoten aufgetragen.

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Auch eine bestimmte Maximalgeschwindigkeit und eine maximale Flughöhe können / dürfen nicht überschritten werden. Dabei ist die maximale Geschwindigkeit (also die Grenze nach rechts im Diagramm) nicht unbedingt durch die Triebwerksleistung, sondern in der Regel vielmehr durch Aerodynamik und Struktur bedingt, da der Staudruck sonst einen zulässigen Maximalwert übersteigen würde (Staudruckgrenze). Bei ausgefahrenen Klappen (Flaps Extended) wird aufgrund der exponierten Flächen der kritische Staudruck schneller erreicht, weshalb für ausgefahrene Klappen Maximalgeschwindigkeiten bestehen. Auch das "Clean" fliegende Flugzeug darf jedoch einen gewissen Staudruck und eine gewisse Machzahl aus aerodynamischen und strukturmechanischen Überlegungen nicht überschreiten. Bei der maximalen Machzahl spielt auch die Erwärmung der umströmten Oberflächen bei transsonischer / supersonischer Strömung eine Rolle.

Die Gipfelhöhe (hier in Fuß - ft) ist technisch gesehen nur durch die aerodynamischen Fähigkeiten wie etwa die Tragflügelgröße, Flächenbelastung, etc. und die ausreichende Schuberzeugung in großen Höhen begrenzt. So nimmt bei vielen Antriebstypen der Schub mit steigender Flughöhe aufgrund der geringeren Luftdichte ab. Die Notwendigkeit, einen gewissen Überdruck im Rumpf zu erhalten (damit Passagiere und Besatzung trotz dünner Luft in großen Höhen problemlos atmen können) und der sich daraus ergebende Kompromiss aus Strukturbelastung des Rumpfes (zur Überdruckhaltung) und Luftdruck in der Kabine limitieren dies jedoch in der Praxis auf einen geringeren als den sonst technisch möglichen Wert.