Druckpunktwanderung

Der Begriff Druckpunkt steht in der Strömungslehre für den Punkt, an dem sich alle an einem Profil wirksamen Luftkräfte zusammenfassen lassen. In anderen Sprachen wird er auch Auftriebszentrum genannt (CL-Center of Lift; CP-Center of Pressure). Er befindet sich am Schnittpunkt der Luftkraftresultierenden und der Profilsehne. Seine Lage ist abhängig von der Wölbung (Klappen-/Spoilerstellung) und vom Anstellwinkel.

Am Druckpunkt wirkt kein Drehmoment (im Gegensatz zum Neutralpunkt).

Bei normal angeströmten, konventionellen, nach oben gewölbten Profilen liegt er etwa auf einem Drittel der Flächentiefe und wandert nach vorne, wenn der Anstellwinkel größer wird und nach hinten, bei Verkleinern des Anstellwinkels. D.h. bei jeder Anstellwinkeländerung wandert der Druckpunkt in die Richtung, in der er die eingeleitete Bewegung verstärkt. Deswegen sind Normalprofile instabil.

Symmetrische und gewisse S-Schlagprofile (gerade oder gewellte Skelettlinie) sind druckpunktfest. Der Druckpunkt bleibt bei diesen Profilen im normalen Anstellwinkelbereich stabil bei etwa einem Viertel der Flügeltiefe auf der Profilsehne.

Druckpunktwanderung

Bei symmetrischen Flügelprofilen befindet sich im normalen Anströmbereich der Druckpunkt stabil an der Stelle des Neutralpunktes und es findet keine Druckpunktwanderung statt. Als Mass für die Druckpunktwanderung gilt direkt die Profilwölbung und indirekt der Nullauftriebswinkel.

Am normalen, d.h. gewölbten Flügelprofil ändert der Druckpunkt je nach Anstellwinkel gegen die Strömung seine Position. Der entsprechende Luftkraftvektor bezieht sich bei Stabilitätsberechnungen auf den fixen Neutralpunkt am Profil und entwickelt dort ein Drehmoment.

Dieses Drehmoment um die Querachse (Längsstabilität) wird im stationären Gleitflug (Trimmgeschwindigkeit) bei Hängegleiter und Gleitschirm durch die tiefe Lage des Schwerpunktes ausgeglichen und stabilisiert. Beim Segelflugzeug geschieht dies durch Positionieren des Druckpunktes mit dem Höhenleitwerk.

Zum Steuern der Geschwindigkeit (Nickbewegung um die Querachse) wird beim Hängegleiter der Schwerpunkt durch Ziehen oder Drücken des Bügels horizontal verschoben. Beim Gleitschirm erfolgt dies durch horizontales Ändern der Druckpunktslage mit der Flügelhinterkante und beim Segelflugzeug mit dem Höhenleitwerk.

Für die aerodynamische Stabilität und die Steuerung bedeutet die Wanderung des Druckpunktes oder des Schwerpunktes dasselbe. Entscheidend ist die Geometrie "Druckpunkt-Schwerpunkt" (Abstand, Richtung).

Im normalen Flugbereich wandert der Druckpunkt auftriebsabhängig hinter dem Neutralpunkt auf der Profilsehne hin und her. Bei ganz geringen Auftriebswerten wandert der Druckpunkt widerstandsabhängig beim Neutralpunkt auf und ab und kann sich also außerhalb der Profilkontur befinden.

Für die aerodynamische Eigenstabilität eines Gleiters oder Flugzeugs muss der Schwerpunkt unterhalb dem Druckpunkt und geschwindigkeitsabhängig vor dem Druckpunkt liegen.

Siehe auch

• Neutralpunkt (Luftfahrt)
• Längsstabilität

Literatur

• Götsch, Ernst - Luftfahrzeugtechnik, Motorbuchverlag, Stuttgart 2003, ISBN 3-613-02006-8

Quellen

• http://home.arcor.de/fsvtoelz/Ausbildung/Basics/Basics.html, aufgerufen am 25. Juni 2007
• http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/cp.html
• http://www.thuro.at/aerodynamik5.htm, aufgerufen am 25. Juni 2007