Anstellwinkel

Inhaltsverzeichnis

Grundsätzliches

Anstellwinkel
Beziehung zwischen Anstellwinkel und Auftrieb
Anstellwinkel, oben 0°, unten 15°

In der Luftfahrt ist der Anstellwinkel (englisch: angle of attack, AOA) der Winkel α zwischen der Richtung der anströmenden Luft und der Profilsehne einer Tragfläche oder eines Rotorblatts. Je geringer der Anstell- oder Anströmwinkel ist, desto höher muss die Geschwindigkeit v sein, um einen bestimmten Auftrieb zu erzielen, zum Beispiel um ein Flugzeug ohne Höhenverlust in der Luft zu halten. Vergrößerungen des Anstellwinkels erhöhen den Auftrieb CL bis zu einem kritischen Punkt, bei dem die Strömung abreißt und der Auftrieb zusammenbricht (siehe Diagramm „Beziehung zwischen Anstellwinkel und Auftrieb“).

Der Anstellwinkel eines Flugzeugs wird in erster Linie durch Betätigung des Höhenruders beeinflusst. Eine Erhöhung des Anstellwinkels wird zum Beispiel bei der Landung vorgenommen, um bei der geringen Geschwindigkeit noch genügend Auftrieb zu erhalten.

Abgrenzung

Der Anstellwinkel muss unterschieden werden vom Nickwinkel (englisch: pitch angle), welcher zwischen der Horizontalen und der Tragfläche gemessen wird. Je nach Flugsituation können Anstell- und Nickwinkel übereinstimmen oder erheblich voneinander abweichen. Im normalen Horizontalflug bleibt der Unterschied gering.

Beim Sturzflug nimmt das Flugzeug eine Lage mit stark negativem Nickwinkel ein, während die Luftströmung mit dem üblichen positiven Anstellwinkel von wenigen Grad von vorne und leicht unten auf die Tragflächen auftrifft.

Trotz übereinstimmender allgemeiner Flugrichtung ist die Situation im Sackflug oder bei erfolgtem Strömungsabriss grundlegend anders: Das Flugzeug liegt einigermaßen waagrecht, während die Luft die Tragflächen von unten vorne mit einem Anstellwinkel von bis zu 35 Grad oder mehr anströmt, womit der Punkt des maximalen Auftriebs klar überschritten ist.

Spezielles

Bei einigen wenigen Flugzeugen wird der Anstellwinkel ohne Fluglagenänderung über Verändern des Einstellwinkels der Tragfläche gegenüber dem Flugzeugrumpf gesteuert, z. B. bei der Vought F-8. Der Anstellwinkel ändert sich auch, wenn das Profil durch Ausfahren von Vorflügeln oder Landeklappen verändert wird, oder wenn es sich durch Auf- oder Abwinde bewegt. Über den kritischen Anstellwinkel hinaus kann der Auftrieb durch Strakes erhöht werden.

Bei Hubschraubern wird der Einstellwinkel der Rotorblätter des Hauptrotors gleichförmig oder winkelabhängig über die Taumelscheibe gesteuert, wodurch sich der Anstellwinkel ändert. Bei Verstellpropellern wird auf gleiche Weise mit der Änderung des Einstellwinkels der Anstellwinkel und damit der Schub verändert.

Für moderne Windkraftanlagen gilt dies ebenso. Sie nutzen die Veränderung des Einstellwinkels der Rotorblätter zur Leistungsregelung. Dabei wird der aerodynamische Wirkungsgrad des Rotors durch Verringerung des Auftriebes so eingestellt, dass die Nennleistung des Generators nicht überschritten wird.

Im Segelsport ist die Wahl des richtigen Anstellwinkels wichtiger Teil des Segeltrimms. Der Anstellwinkel des Segels muss dabei auf das momentane Profil abgestimmt werden, da dieses im Gegensatz zu herkömmlichen Tragflächen durch Einsatz von Trimmeinrichtungen oder passiv durch zu- oder abnehmenden Winddruck verändert wird.

Literatur

  • Ernst Götsch: Luftfahrzeugtechnik. Motorbuchverlag, Stuttgart 2003, ISBN 3-613-02006-8.
  • Joachim Schult: Segeltechnik. 11. Auflage. Delius Klasing Verlag, Bielefeld 2004, ISBN 3-87412-140-2.

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