Strömungsabriss (Stall): Eine Frage des Winkels, nicht der Geschwindigkeit

Im vorigen Schritt haben wir gesehen, dass der Auftrieb mit dem Anstellwinkel steigt, aber nicht unbegrenzt. In diesem Schritt behandeln wir einen der wichtigsten Begriffe der Luftfahrt: den Strömungsabriss (englisch Stall).

Was ist ein Strömungsabriss?

Ein Strömungsabriss ist der plötzliche Auftriebsverlust, wenn die Tragfläche ihren kritischen Anstellwinkel überschreitet. Bis zu diesem Winkel folgt die Luft der Oberseite der Tragfläche. Steigt der Winkel noch etwas, löst sich die Luft von der Oberseite, hinter der Tragfläche bilden sich unregelmäßige Wirbel und der Auftrieb bricht ein.

Korrigieren wir hier einen häufigen Irrtum: Ein aerodynamischer „Stall“ bedeutet nicht, dass der Motor ausgeht. Eine Tragfläche kann auch bei Vollgas überziehen.

Die wichtigste Regel: Ein Strömungsabriss ist eine Frage des Winkels

Das Pilotenhandbuch der FAA betont diesen Punkt: Ein Flugzeug kann bei jeder Geschwindigkeit, in jeder Fluglage und bei jeder Leistungseinstellung überziehen. Entscheidend ist nicht die Geschwindigkeit, sondern der Anstellwinkel der Tragfläche.

Warum gibt man dann für Flugzeuge eine „Überziehgeschwindigkeit“ an? Weil sie im Horizontalflug bei einem bestimmten Gewicht die Untergrenze ist, um in der Luft zu bleiben, ohne die Tragfläche an den kritischen Winkel zu bringen. Unterhalb dieser Geschwindigkeit müsste man den kritischen Winkel überschreiten, um genug Auftrieb zu erzeugen. Diese Zahl gilt aber nur für die angegebenen Bedingungen. Gewicht, Kurven und Manöver verändern die Überziehgeschwindigkeit.

Warum steigt die Überziehgeschwindigkeit im Kurvenflug?

Zum Kurven legt sich das Flugzeug in Querlage. Dabei neigt sich die Auftriebskraft; ein Teil davon lenkt das Flugzeug in die Kurve, der Rest trägt das Gewicht. Um die Höhe zu halten, muss die Tragfläche insgesamt mehr Auftrieb erzeugen. Das Verhältnis der von der Tragfläche getragenen Last zum Gewicht heißt Lastvielfaches (n); in einer Kurve mit konstanter Höhe gilt n = 1 / cos(Querneigung).

Die Überziehgeschwindigkeit steigt mit der Wurzel des Lastvielfachen:

• 30° Querlage: n ≈ 1,15 → die Überziehgeschwindigkeit steigt um etwa 7–8 %
• 45° Querlage: n ≈ 1,41 → die Überziehgeschwindigkeit steigt um etwa 19 %
• 60° Querlage: n = 2 → die Überziehgeschwindigkeit steigt um etwa 41 %

Unser Beispielmodell aus dem vorigen Schritt hatte im Horizontalflug eine Überziehgeschwindigkeit von 8,0 m/s. In einer Kurve mit 60° Querlage steigt sie auf etwa 11,3 m/s. Bei einer Geschwindigkeit, mit der es geradeaus bequem fliegt, kann es also in einer steilen Kurve überziehen.

Der Einfluss des Gewichts

Mit steigendem Gewicht braucht man für denselben Auftrieb eine höhere Geschwindigkeit oder einen größeren Anstellwinkel. Deshalb überzieht ein schwer beladenes Modell bei höherer Geschwindigkeit. Wie wir im vorigen Schritt gesehen haben, steigt die Überziehgeschwindigkeit mit der Wurzel des Gewichts.

Anzeichen eines Strömungsabrisses und Abfangen

Ein Flugzeug, das sich dem Strömungsabriss nähert, zeigt meist Folgendes:

• Die Ruder werden „weich“; das Flugzeug reagiert spät und schwach auf Steuereingaben.
• Das Flugzeug beginnt trotz hoher Nase an Höhe zu verlieren.
• Eine Tragfläche kann plötzlich abkippen; das Flugzeug neigt sich zur Seite.

Die Grundregel des Abfangens lautet: Anstellwinkel verringern. Die grundlegende Reihenfolge aus dem Flughandbuch der FAA:

1. Anstellwinkel verringern: Höhenruder nachlassen und die Nase so weit senken, bis die Anzeichen verschwinden. Die Tragfläche erzeugt wieder Auftrieb.
2. Tragflächen ausrichten: Das Flugzeug mit den Querrudern in die Waagerechte bringen.
3. Leistung angemessen einsetzen: Wenn nötig Gas geben, um Fahrt aufzuholen, und dann sanft in den Horizontalflug zurückkehren.

Selbst ausprobieren

Geben Sie die Überziehgeschwindigkeit im Horizontalflug und Ihre Fluggeschwindigkeit ein und erhöhen Sie dann die Querneigung. Sehen Sie, bei welcher Querlage Ihre Reserve aufgebraucht ist.

Zusammenfassung

• Ein Strömungsabriss ist das Überschreiten des kritischen Anstellwinkels; er kann bei jeder Geschwindigkeit auftreten.
• Im Kurvenflug und bei höherer Last steigt die Überziehgeschwindigkeit.
• Der Schlüssel zum Abfangen ist, den Anstellwinkel zu verringern.

Der nächste Schritt

Wie steuern wir Anstellwinkel, Querlage und Richtung? Im nächsten Schritt lernen wir die drei Achsen des Flugzeugs und die Ruder kennen, die die Bewegung um diese Achsen bewirken.