Jan Peter Apel
Die Wahrheit des Fliegens

Status: 16.6.24
Inhalt dieser Seite:
Grunndgesetz der Natur
Die technische Sicht
Die Auftriebsmechanik
Richt-Daten zur Auftriebskraftentstehung
Einige Fragen beim Fliegen
Was noch zu beachten ist
Wann ist eine Theorie richtig?
Ein bißchen Basisphysik
Der Coandaeffekt
 Der Magnuseffekt
Das "Drachenflugzeug"
Die Hinterhältigkeit der Natur
Das mechanische Grundgesetz der Natur
Physik ist die Mechanik der Natur, somit auch die für das Fliegen.

Körper, also Massen, können ihre Bewegungszustände nur dadurch ändern, daß sie sich von etwas anderem abstoßen bzw. abbremsen lassen. Um vorwärts zu gehen, müssen wir uns nach hinten abstoßen, bei Glatteis nicht mehr möglich. Die Vorgänge des Abstoßens bzw. Abbremsens sind gegenseitige Beschleunigungen.
Beim Fliegen gibt es zwei Körper: Flugzeug und Luft. Das gilt auch, wenn sich die Luft als Wind mit dem Flugzeug über der Erdoberfläche bewegt. Will sich ein Flugzeug gegenüber der Luft in Bewegung setzen, kann es das nur dadurch tun, indem es Luftmasse nach hinten abstößt, so daß es selbst vorwärts kommt. Das tun Propeller wie Düsen, die Luftmassen nach hinten blasen, also nach hinten beschleunigen. Flugzeugflügel und Hubschrauberrotoren sind auch nur große Propellerblätter und müssen Luft weg beschleunigen, nun aber nach unten, sonst kann keine Kraft als Auftrieb nach oben entstehen. Das oberste Kraftgesetz der Natur: "Kraft ist Masse mal Beschleunigung" läßt sich nicht umgehen, denn es ist die Grundbasis aller Bewegungsmechanismen in dieser Welt. Kräfte entstehen nach dem Oberprinzip der Natur nur mittels gegenseitigen Masseneinwirkungen.

Im Windkanal steht eine "Strömung" im Vordergrund, die es gar nicht gibt, da sie nur daraus fiktiv als Fahrtwind entsteht, daß die Bewegungen von Flügel und Luft getauscht wurden, was physikalisch gar nicht erlaubt ist, denn damit tauschen sich auch Ursache und Wirkung. Und das ist der größtmögliche Fehler, der in der Physik überhaupt gemacht werden kann. Strömungen entstehen erst dann, wenn zuvor Drücke durch Krafteinwirkungen auf Luft mittels Flächen erzeugt wurden. Leider ist in diesem Fall der Tausch aber ergebnisrichtig für die technisch benötigten Meßwerte, da diese beim Tausch zufälligerweise invariant sind, d. h. unveränderlich. Ein Flugzeug bewegt sich in und gegenüber Luft und nicht umgekehrt! Der Nutzen des Windkanals besteht einzig darin, am ruhenden Flugzeug messen zu können. Für die Findung der Physik des Fliegens von Ursache nach Wirkung mittels eines Wirkprinzips ist der Bewegungstausch absolut verboten und: Technik ist keine Physik!

An Flächen können Kräfte erst entstehen, wenn diese auf Luft einwirken. Diese Einwirkung geschieht durch eine Bewegung der Flächen gegenüber der Luft mittels ihrer schrägen Anstellungen nach vorn oben. Nach dem Prinzip der schiefen Ebene wird dadurch Luft quer zur Fläche weg gedrückt, also zur Seite beschleunigt. Zur Seite ist beim Propeller nach hinten, bei Flügeln nach unten.
Die Rückstoßkräfte der so weg beschleunigten Luftmassen ist die Luftkraft, die beim Propeller Schub und beim Flügel Auftrieb heißt. Flächen müssen die Energie dazu aufwenden, um Luftmassen zu beschleunigen, damit sie Rückstoßkräfte erhalten. Dabei entstehen an ihnen erst in Folge Überdrücke unter und Unterdrücke über ihnen.

Ein Flugzeug bewegt sich nach vorn, indem es Luft nach hinten stößt und bleibt oben, indem es Luft nach unter sich stößt.
Das Luftmasse nach unten stoßen geschieht in ca. 50 bis 300 ms. Wir machen das gleiche langsamer mit Wasser, wenn wir auf der Stelle schwimmen, indem wir durch Schwenkbewegungen der flach angestellten Handflächen Wassermasse nach unten stoßen, um mit dem Kopf oben bleiben zu können. Das Grundgesetz für jedes "Obenbleiben" ohne Grundberührung lautet:

Ein "Obenbleiben" ohne Abstützen auf den Erdboden
geht nur durch permanentes abstoßen von Massen nach unten!

Dieses Gesetz gilt für Raketen, Flugzeuge, Hubschrauber, Vögel und Insekten gleichermaßen. Am lustigsten machen das Abstützen nach unten auf die Luft Comicfiguren mittels heftigstem flachen Schlagen der Hände auf die Luft nach abwärts, womit sie den wahren physikalisch benötigten Vorgang des Abstützens nach unten auf die Luft überdeutlich offenbaren. Etwas anderes als das Abstoßen von Massen nach unten, um oben zu bleiben, gibt es in diesem Universum nicht! Dieses Gesetz ist fundamental und kann nicht durch irgend etwas anderes ersetzt oder umgangen werden, es sei denn, wir hätten eine Antigravitationskraft gefunden.

Um Wahrheiten in der Natur zu finden, hilft Johann Wolfgang von Goethe mit: "Zur Einsicht in den geringsten Teil ist die Übersicht über das Ganze nötig!" Die Bernoullitheorie ist Phantasie aus einem sehr eingeschränkten Blick auf Rauchfäden im Windkanal ohne Übersicht aus der Umgebung des freien Luftraums, was wegen der Unsichtbarkeit der Luft auch schwierig, trotzdem aber unverzichtbar ist.
Eine weitere Erkenntnis Goethes lautet: "Alles ist einfacher, als man denken kann, zugleich verschränkter, als zu begreifen ist". Das Einfache ist die Tatsache, daß Flügel Luft nach unten drücken, was aber bis heute von selbst renommierten Instituten geleugnet wird. Das Verschränkte sind die vielen Symptome im Umfeld des Fliegens, nur die wir wahrnehmen können und die damit den wahren einfachsten Grund des Obenbleibens regelrecht verstecken.
Den Abschluß liefert Paul Dirac, Nobelpreis Physik 1933: " Eine physikalische Theorie ist entweder kurz, oder falsch!" Kurz heißt: mit nur einem Satz muß die Entstehung der Auftriebskraft für das Fliegenkönnen abschließend erklärt sein. Dieser Satz ist das Naturgesetz des Fliegens und heißt:
 
Ein Flugobjekt bleibt oben, weil es Luftmasse runter drückt.

Ein Beweis für die Richtigkeit des Abstützens von Flugzeugen auf die Luft ist: durch die nach unten in Bewegung versetzten Luftmassen hinterlassen Flugzeuge in Folge die sofort in den ca. 50 - 300 Millisekunden während des Durchflugs an jeder Stelle in der Luft entstehenden Wirbel, die auf der Flugbahn von Flugzeugen als sogenannte Wirbelschleppen bezeichnet werden, die stetig weiter weiter nach unten fließen. In dem nachfolgenden Bild wurde die Wirbelschleppe an der Stelle einer Wolke durch diese sichtbar. Nach der Bernoullitheorie gäbe es gar keine nach unten strömende Luft, so daß diese Wirbel überhaupt nicht entstehen könnten. Deshalb sind sie auch erst gesucht und gefunden worden, nachdem Menschen in Flugzeugen in sie hinein gerieten und dadurch tödlich verunglückten. Die vorstehende richtige Flugtheorie hätte diese Wirbel ungefragt voraus gesagt!

Wer nur wissen will, warum ein Flugzeug fliegt, ist mit dem Vorstehenden umfassend informiert und kann das folgende Klein-Klein der Technik ignorieren.

Die technische Sicht

Die Wahrheit des Fliegenkönnens läßt sich nicht sicher aus der Kopie des Fliegens, dem Windkanal, entdecken. Warum? Im Windkanal sind die Bewegungen von Flugzeug und Luft getauscht, was in der Physik der größte Fehler ist, der überhaupt gemacht werden kann, denn dadurch werden Ursache und Wirkung mit getauscht. Das Argument, daß das ja egal sei, ist zwar für die Meßwerte, die Flugzeugkonstrukteure benötigen, zutreffend, nicht aber für die Physik des Fliegens von Ursache nach Wirkung. Das heißt definitiv, daß die Betrachtung des Fliegens im unnatürlichen Koordinatensystem des Windkanals nach den von der Natur bestimmten Regeln der Physik falsch ist! Die Physik muß sich an die Natur halten und weder an menschliche noch gar mathematische Logiken.

Für den Airbus A 380, dem größten Passagierflugzeug der Welt, ließ man ein maßstabsgetreues Modell frei durch eine Rauchwand fliegen. Das Video wurde aber nicht veröffentlicht, um die Falschheit der Bernoullitheorie vor der Offenbarung zu schützen. Aus copyright-Gründen kann es hier nicht gezeigt werden, dafür aber ein gleiches Bild in sogar der großen Realität:

Durch die vom Flugzeug auf seiner Bahn in der Breite seiner Spannweite verursachte abwärts beschleunigte Luftströmung (engl. down wash) fließt vertikal von oben in die Wolke hinein. Durch die Berührung des Abstroms von den Flugzeugflügeln mit der Nachbarluft wird von dieser an jeder Seite eine große Menge mitgenommen, so daß sich Wirbel bilden, die auch Wolkenteile mit enthalten. Die Durchmesser dieser Wirbel, die an jeder Seite in voller Größe unmittelbar sofort entstehen, sind in der Größenordung der gesamten Spannweite des Flugzeugs.
Eine Hälfte, also einer der gegensinnig rotierenden Wirbel, ist in einer Aufnahme der NASA an einem landenden Kleinflugzeug durch farbige Rauchfahnen sichtbar gemacht worden, siehe in

https://de.wikipedia.org/wiki/Wirbelschleppe

Bei niedriger Flughöhe kann die von Flugzeugen nach unten beschleunigte Luft mit den entsprechenden Anteilen Nachbarluft nicht in zwei gegensinnig rotierenden Wirbeln mit gemeinsamer unterseitiger Pilzkopfform vertikal nach unten abfließen, da der nahe Boden das verhindert was dazu führt, daß die sich nach unten bewegen wollende Luft nur noch nach seitlich außen abfließen kann. Deshalb fallen in der Arktis auch Pinguine um, die seitlich dicht neben der Start-/Landebahn stehen. Selbst ein Kleinflugzeug wurde in Deutschland schon einmal am Haltepunkt nahe der Runway neben einem landenden Großen umgeworfen. Die Wirbel, im NASA-Bild nur der rechte, bilden sich trotz nahem Boden voll aus, da oberhalb der Flugzeuge auch Luft nach unten nachgesogen wird, so daß Luft oberhalb von den Seiten zur Mitte der Flugbahn nachfließt.
Da sich der Luftabstrom unter einem dicht über dem Boden fliegenen Fluzeug durch Platzmangel zwischen Flugzeug und Boden staut, ergibt sich dadurch eine Auftriebserhöhung, die als Bodeneffekt bezeichnet wird und das Flugzeug im Tiefstflug dadurch länger und weiter schweben läßt. Auf dem Flug der DO-X nach Amerika wurde dieser Bodeneffekt genutzt, um Treibstoff zu sparen, wobei zeitweise nur ca. 10 Meter über den Wellen geflogen wurde. Würde die Auftriebsentstehung, wie noch immer falsch gelehrt wird, durch einen Bernoullieffekt im nur Fahrtwind entstehen, könnte ein Bodeneffekt gar nicht existieren.

Die von einem Flugzeug erzeugten Wirbel führen auch dazu, daß sich seine eigenen aus den Abgasen der Triebwerke entstehenden Kondensstreifen hinter ihm umeinander schlingen, was in nebenstehender Skizze noch verdeutlicht wird. Das Absinken dieser Wirbel ist in diesem großen Maßstab nicht zu erkennen, zumal es im Schnellflug auch geringer ist.


Würden Flugzeuge mittels eines Auftriebs aus bernoulliischem Unterdruck fliegen, wäre undenkbar, daß sich solch große Bereiche von Luftmassen in Bewegung setzen. In Wahrheit stößt ein Flugzeug, wie zu sehen ist, auf der Breite seiner Spannweite Luft ruckartig in der kurzen Zeit, in der es mit seinen Flügeln eine Stelle in der Luft durchfliegt, nach unten in Bewegung. Der Vorgang des abwärts Beschleunigens von Luft ist am Ende dieses Artikels in einer Prinzip-Animation an zwei Luftteilchen sichtbar gemacht, was zwar schon lange bekannt, in seiner wahren Bedeutung bisher aber unverstanden geblieben ist.

Durch die seitlichen Kontakte der abwärts beschleunigten Luft werden Teile der Nachbarluft mitgenommen, wobei beide zusammen in Drehung geraten und die Wirbel größer als das Flugzeug werden. Diese Wirbel, mit Wirbelschleppe benannt, entstehen sofort in ganzem Ausmaß ohne zeitliche Verzögerung und nicht, wie immer noch gelehrt, sich erst langsam hinter Flugzeugen durch Druckausgleich von unter- nach oberhalb der Flügel aufsummierend. Die physikalische, das heißt die natürliche, Ursache des Fliegenkönnens ist also:
Ein Flugzeug surft auf der Rückstoßkraft nach unten gestoßener Luftmasse

Die schnell rotierenden Kerne der Wirbel, die durch den darin bestehenden Unterdruck bei entsprechender Luftfeuchte oft als wasserdampfartige "Schläuche" an Flügel- bzw. ausgefahrenen Klappenenden entstehen, bilden sich von selbst, so wie die in Windhosen, durch aufgewirbelten Staub manchmal sichtbar. Diese "Schläuche" kennzeichnen genau die höhenmäßigen Mitten der Berührungen abwärts strömender Luft mit benachbarter Umgebungsluft. Ein Zutun durch die Flügelenden ist für die Bildung der Wirbel nicht erforderlich und diese sind schon gar nicht die Verursacher dieser Wirbel, das machen die von Flugzeugen abwärts gestoßene Luft zusammen mit der mitgerissenen Nachbarluft von ganz allein. Allerdings liegen die Zentren dieser Wirbel örtlich an den Stellen, wo die Flügel aufhören, da dort auch die Mitten der vertikalen Bereiche der abwärts beschleunigten Luftassen sind.

Die vertikalen Bereiche der von Flügeln abwärts beschleunigten Lufmassen ist etwa eine halbe Spannweite nach unten wie oben. Das kann sogar exakt bestimmt werden, nämlich dadurch, daß sich Einwirkungen der Flügel auf die Luft nur mit Schallgeschwindigkeit nach unten wie oben ausbreiten. Die aktive Einwirkungszeit der Flügel auf die Luft ist die Zeit, in der sich ein Flügel an einer Stelle in der Luft hindurchbewegt, nämlich Milli- bis Zehntelsekunden. Damit ergibt sich die gesamt nach unten beschleunigte Luftmasse in Etwa zu Spannweite zum Quadrat mal dem Weg des Flugzeugs in einer Sekunde mal der Luftdichte. Das Ergebnis dieser ursprünglich in Bewegung versetzten Luftmasse ist im Langsamflug mehr und im Schnellflug wenigerals das Gewicht des Flugzeuges selbst.

Das kinetische runter Stoßen von Luftmasse geschieht rein mechanisch mittels der nach vorn aufwärts leicht schräg angestellten Flügelflächen nach dem Prinzip einer schiefen Ebene, was das physikalische Grund-Prinzip des Fliegens darstellt. Professor Richard Eppler wiederholte 1987 zum 30. Todestages Ludwig Prandtl's erneut: "Das (Fliegen) ist nur möglich, wenn Luftmassen ständig nach unten beschleunigt werden. Die Energie dazu muß vom Flugzeug erzeugt werden". Ein abwärts drücken von Luft wird trotzdem von selbst größten Instituten in Deutschland geleugnet.

Im Windkanal entstand aus der Kopie des Fliegens mit getauschten Bewegungen die falsche Bernoullitheorie. Und das aus einer nur kleinen Detail-Erscheinung, nämlich des Zusammendrängens von Rauchfäden über dem vorderen Bereich der Flügeloberseiten, siehe folgende Skizze. Das wurde nach dem Vorbild des Verhaltens von Stromlinien mit Druckminderungen in Rohrverengungen bewertet und ein daraus entstehen sollender bernoulliischer Unterdruck wurde als Ursache der Auftriebskraftentstehung heraus interpretiert. Die Bernoullitheorie des Fliegens ist also lediglich eine Interpretation aus einem Strömungsfädenbild.



Was bei der Flug-Bernoullitheorie nicht stimmig ist, ist, daß ein bernoulliischer Unterdruck nur innerhalb eines Strömungsverlaufs von einem höheren zu einem niedrigeren Druck entstehen kann, also nur in einer aktiven Strömung, die einem Druckgefälle folgt! Der Fahrtwind ist aber kein einem Druckgefälle folgender Luftstrom, sondern die in Wahrheit ruhende Luft, durch die sich ein Flugzeug nur hindurch bewegt. An einem Flugzeugflügel besteht also gar keine "Strömung" im physikalischen Sinn, sondern nur ein Fahrtwind, der aber ruhende Luft ist und in dem niemals ein Bernoullieffekt in Flugrichtung von vorn nach hinten entstehen kann.

Trotz des von Richard Eppler geschilderten Wissens setzte sich die auf einem fälschlicherweise angenommenen Strömungszustand des Fahrtwindes beruhende Bernoullitheorie bis in höchste Lehrinstitute durch, da sie doch so "logisch" erscheint. Logik führt zwar oft zu Wahrheiten, aber auch, wie hier, zu gravierenden Fehlglauben: Die Natur richtet sich leider nicht nach unserer Logik, sondern nur nach ihrer eigenen und die muß gefunden werden. Die Bernoullitheorie ist eine ohne wirkliche Fakten nur Interpretation daraus, daß sich Rauchfäden oberhalb eines Flügels zusammen drängen, ohne die wahre Ursache (siehe hier am Schluß in "Die Hinterhältigkeit der Natur") dafür erkundet zu haben.

Die Bernoullitheorie wurde von Ludwig Prandtl, der dem "Strömungs"denken ebenfalls verfallen war, weder verworfen noch bestätigt, sondern er suchte eine konkretere Lösung für die Ursache des Fliegenkönnens und postulierte einen "tragenden Wirbel" um das Flügelprofil herum, obwohl ihm sein Bauchgefühl lebenslang sagte, daß da irgend etwas nicht im Reinen sein kann. Eine Diskussion über "tragende Wirbel" erübrigt sich aber, denn sie ist unsinnig, weil:

Wirbel sind immer nur die Folgen von Etwas,
niemals die Ursache für ein Etwas!

Prandtl fand seinen Denkfehler nicht und verstarb mit Bauchschmerzen. Bis heute besteht immer noch ein nur diffuses Wissen über Wirbel ohne klare Ursachen und Folgen. Z. B. entstehen die Wirbel hinter einem Flugzeug nicht daraus, daß um die Flügelenden herum Luft von unten nach oben ströme, was auch sehr logisch erscheint. Aus dem Überdruckbereich unter einem Flügel zum Unterdruckbereich über ihm will zwar Luft um das Flügelende herum nach oben strömen, der Flügel steckt aber noch in dem sich dadurch bilden wollenden Wirbel drin und verhindert das damit. Unmittelbar ab Flügelhinterkante nach hinten besteht der Druckunterschied zwischen unten und oben aber schon gar nicht mehr. Außerdem: Wirbel aus dieser Entstehungsursache würden in der zuvor beobachtbaren Größe mit ihren entsprechend großen Masse von in etwa dem Gewicht des Flugzeugs niemals nach unten fließen, sondern ortsfest verbleiben oder eher nach oben tendieren. Eine solch große Luftmasse in der Höhe der Flugzeugmasse selbst muß schon einen sehr kräftigen Impuls erhalten, um sich in eine Richtung zu bewegen. Und dieser Impuls für die zuvor in den Videos beobachtete vom Flugzeug nach unten bewegte Luft erfordert nun (zufällig?) eine Kraft in der Höhe des Gewichts des Flugzeugs.

Im Windkanalbild als Seitenansicht des Fliegens gibt es neben dem Engerwerden der Stromlinien oberhalb eines Flügels jedoch noch ein anderes noch deutlich sichtbareres Detail:


Es ist, daß die Rauchfäden hinter angestellten Flügeln nach schräg unten fließen. Das bedeutet in dieser nicht natürlichen Perspektive, daß die Luft hinter Flügeln vertikal nach unten gestoßen wird, so, wie es Prof. Eppler richtig erkannte und in der Frontansicht in den Videos bei Youtube vollumfäglich mit allen Folgeauswirkungen zu sehen ist. In einem geschlossenem Windkanal ist dieser Abwärtsstrom (Down Wash) aber nicht nachhaltig vorhanden, da der untere Boden des Kanals das verhindert, also dazu führt, daß die Stromlinien wieder horizontal verlaufen.

Die Auftriebskraft am Flügel entsteht ausschließlich in dem Moment, in der der Flügel die im Zeitraum des Durchfliegens einer Stelle "ergriffene" Luftmasse nach unten beschleunigt. Was anschließend mit dieser abwärts beschleunigten Luft passiert, ist für ein Flugobjekt ohne jegliche Bedeutung.

Als grober Richtwert (abhängig vom Anstellwinkel) wird die Luft dabei auf etwa 10 m/s beschleunigt. Hinter dem Flugzeug reduziert sich diese Geschwindigkeit nach kürzester Zeit durch Mitnahme mitgerissener Nachbarluft und dadurch etwa Massenverdoppelung auf etwa 5 m/s, mit der die Wirbelschleppe anfangs nach unten fließt.

Die im Windkanal durch den unteren Boden stattfindende wieder Umlenkung der schrägen Abströmung hinter einem Flügel in eine waagerechte Weiterbewegung hat also keinerlei Rückwirkung auf die direkt am Flügel entstandene Auftriebskraft durch das abwärts Beschleunigen von Luftmasse in seinem Bereich: unmittelbar ab Flügelhinterkante ist die Luftkraftentstehung abgeschlossen. Was danach mit der nach abwärts gestoßenen Luft passiert, ist für ein Flugzeug ohne Belang. Nebenbei erhöht sich im Windkanal die Aufriebskraft aber noch dadurch, daß bei näherem Abstand zum Kanalboden der sogenannte Bodeneffekt entsteht.
Die "Strömung" im Windkanal wird als echte Strömung mißverstanden, obwohl sie nur den Fahrtwind im Koordinatensystem des Windkanals, damit des Flugzeugs,  repräsentiert. In Wahrheit bewegt sich der Flügel und nicht die Luft: Physik hat Wahrheiten in der Natur aufzudecken und keine Interpretationen aus technischen Experimenten zu erfinden.

Das nach kleinem Abstand horizontale Weiterfließen der Luft hinter einem Testflügel im Windkanal führte dazu, daß das im Windkanal nur vorübergehende abwärts Strömen von Luft als unbedeutend vernachlässigt wurde. Daß daraus aber nicht nur die Auftriebskraft, sondern auch die gefährlichen Luftwirbel entstehen, wurde erst erkannt, als durch letzteres verursachte Abstürze Todesopfer forderten. Die richtige Theorie des Fliegens hätte diese Wirbel von Anfang an ungefragt vorausgesagt!

Die Frontalperspektive in den Videos zeigt die Wahrheit auf, nämlich, daß die Ursache des Fliegenkönnens darin besteht, Luftmassen nach unten zu beschleunigen, so daß die Reaktionskraft daraus den Auftrieb bildet. Im Vergleich zur Fluggeschwindigkeit ist die Abströmgeschwindigkeit klein, für Motorflugzeuge etwa 30 km/h. Im Langsamflug wird die Abströmgeschwindigkeit höher (größerer Anstellwinkel), im Schnellflug (kleinerer Anstellwinkel) geringer.

Die Auftriebsmechanik
Luft zu bewegen kann nur geschehen, wenn sich eine Fläche in ihrer Senkrechten (also quer) bewegt. Die Rückseite einer Fläche befördert dabei durch unvermeidbare Sogentstehung ebenfalls Luft mit. Flugzeugflächen müssen eine Anstellung, also vorn höher als hinten, besitzen, um Luft nach unten beschleunigen zu können, was das Prinzip des Fliegens ist. Sie bewegen sich nach vorn mit wenig Widerstand, nach unten jedoch mit sehr großem Widerstand, dessen vertikale Komponente den Auftrieb zum Fliegen bildet. Da die Übermittlung von Kräften zum Bewegen von Luftmassen nur durch drücken von Oberflächen auf die Luft geschehen kann, wirken die Kräfte der Luft (Aktionskraft gleich Reaktionskraft) auch nur als Druck zurück, so daß sie prinzipiell senkrecht auf die Flächen wirken. Schräg angestellte Flächen wie Flugzeug- und Insektenflügel bewegen durch die Vorwärtsbewegungen ihrer Flügel immer neue Luft nach unten, quasi im Vorbeigehen bzw.-schwenken. Diese immer wieder neuen Luftmassen, die in Richtung der Senkrechten der Flächen nach unten beschleunigt werden, wirken mit ihren Massenträgheitskräften entgegen und erzeugen damit die sogenannte Luftkraft, die auf die Flügel rückwirkt. Die Skizze zeigt die Luftkräfte für Flugzeuge mit kleinem und für Insekten mit großem Anstellwinkel.


Speziell geformte Flügelprofile sind für das Fliegen an sich nicht notwendig, sehr wohl aber für Effektivität, Festigkeit, Fluglage-Stabiliäten und Sicherheit gegen ungewollte Abstürze. Deswegen sind die Flügel in der Prinzipskizze auch nur einfache Platten, mit denen sich aber schon gut fliegende Modelle bauen lassen.

Die Luftkraft ist das Wirkliche, das Original der Wechselwirkung zwischen bewegten Platten und Luft. Sie ist grau dargestellt mit den zwei Komponenten unter und über einem Flügel. Wirken tun beide Luftkraftteile in Summe, jeweils rechtwinklig zu ihren Plattenoberflächen und entgegen den sie verursachenden Luftbewegungen.

Da die Luftkraft separat mangels Kenntnis ihrer momentanen Richtung nur schwierig gemessen werden kann, werden in der Technik die horizontalen Kräfte als Widerstand und die vertikalen als Auftrieb gemessen. Aus beiden bestimmt sich dann vektoriell die Größe und Richtung der Gesamt-Luftkraft, die für Techniker aber weitgehend uninteressant ist, da nicht benötigt. Das ist auch legitim und erfolgreich.
Physiker aber müssen wissen, was ist Ursache und was ist Wirkung, also: wo ist vorn und wo ist hinten? Ohne das denken sie mit Pech in falschen Richtungen. Wirkungsmäßig "vorn" ist die Luftkraft, denn sie entsteht original, "hinten" sind ihre Aufteilungen in ihre horizontalen und vertikalen Komponenten.

Der Technik sind Richtungen von Geschehensverläufen egal, ihr genügen abstrakte quantitative Korrelationen und die Mathematik kann Richtungen sowieso nicht unterscheiden, ihre Formeln funktionieren vor- wie rückwärts. Technik ist erfolgsbestimmt, der Erfolg heiligt alle Mittel, Mathematik ist ergebnisbestimmt, viele Wege führen zu richtigen Ergebnissen, Physik aber ist wegbestimmt: auf welchem einzigen Weg bzw. welcher Abfolge und in welcher Richtung entsteht ein Naturphänomen. Die richtigen physikalischen Erkenntnisse der Physik führen dann zu Vereinfachungen und damit Minimierungen der abstrakten mathematischen Beschreibungen der Naturgeschehnisse. Die derzeitige mathematische Behandlung des aerodynamisch/-kinetischen Verhaltens des Luft-Flügel-Systems ist zwar brauchbar, jedoch ein komplexer Worst Case aus einer aufgeblähten und undurchsichtig falschen Theorie, die an Grundschulen unlehrbar ist. Außerdem braucht sie auch noch Zusatztheorien (z. B. von Kutta-Joukowski), was physikalisch gar nicht erlaubt und dadurch immer Kennzeichen dafür ist, daß da was nicht stimmt. Jedes Naturphänomen hat nur ein einziges Grundprinzip, das Alles ganz allein erklärt. Beim Fliegen heißt es: Luftmassen nach unten beschleunigen. Aus ihm leiten sich ausnahmslos alle Folgeerscheinungen rund ums Fliegen ab.

Die beim Insektenflügel größer gezeichnete Luftkraft gegenüber der beim Flugzeugflügel ist Absicht: Bezogen auf die Flügelflächen ist die Luftkraft bei 45° Anstellwinkel wesentlich größer als beim Flugzeugflügel mit üblicherweise um 6°. Rückwärts betrachtet wird die Luftkraft, und damit auch die Auftriebskraft, am Insektenflügel insbesondere durch den Anstieg des Widerstandes wesentlich größer. Aber kann aus Widerstand Auftrieb entstehen?
Ein Fallschirm ist zwar kein Luftfahrzeug im Sinne des Gesetzes, physikalisch jedoch fliegt auch er: er ist im stationären Gleichgewicht, nur bei höherer Sinkrate. Bei entsprechendem Aufwind würde er sogar nicht mehr fallen, womit es auch ein kinetisches Fliegen ist, nur auf der Stelle. Die Luftkraft entsteht hierbei aus der Widerstandskraft aus der Fallbewegung gegenüber der aufsteigenden Luft. Damit besteht hier die Auftriebskraft zu sogar 100%  aus nur Widerstandskraft.


Am Insektenflügel steht die Luftkraft sehr schräg, z. B. 45° wie skizziert. Damit betragen Auftrieb und Widerstand je 71% der gesamten Luftkraft. Mit diesem 71%igem Auftrieb aus der durch die höhere Widerstandskraft spezifisch sehr viel größeren Luftkraft kann die Hummel mühelos fliegen.
An Insektenflügeln besteht in der Terminologie heutiger Flugzeugaerodynamiker an Vorder- wie Rückkante eine vollkommen "abgerissene" Strömung. Damit sind sie ratlos, ihr von der Lehre erhaltener Fachhorizont ist am Ende, echte Luftbewegungen sind darin nicht enthalten. Insektenflügel bewegen durch ihr praktisch flaches auf die Luft "schlagen" einen nach unten in Bewegung versetzten Luftbereich, den sie während der Flügeldrehung am Ende jeder Schwenkbewegung elegant nach unten entlassen und der genau wie am Tragflügel eine Rückstoßkraft als Luftkraft erzeugt.

Bei jeder horizontalen Flügelbewegung entsteht ein 45° nach schräg unten abfließendes Luft"paket", das sich in gleicher Weise wie zuvor beim Flugzeug mit der Nachbarluft zu Wirbeln verdreht. Es entsteht durch die große Breite der Flügel im Verhältnis zu deren Länge aber nur ein Wirbel, und zwar auf einer Hufeisenlinie rings um das kleine Luftpaket mit den Abmessungen der Flügelkontur, damit ein am Flügelansatz des Insekts nicht ganz geschlossener Ringwirbel, der genau so absinkt wie die Wirbel eines Flugzeuges. Ein Insektenflügel setzt also bei jedem Schwenk einen fast kompletten Ringwirbel mit dessen Masse nach schräg unten in Bewegung. Das ist deutlichst in einem Experiment vom California Institute of Technology zu sehen mit vergrößerten Nachbildungen von Obstfliegenflügeln, die sich in einem Ölbad bewegen, in dem die Ölströme durch Luftbläschen sichtbar gemacht wurden. Die Experten ignorieren diese sich nach unten bewegenden Ölströme aber gänzlich und schauen nur auf die direkt in sogar kleinstem Bereich oberhalb der nur Flügelvorderkante entstehenden Wirbelansätze, als ob das Geheimnis des Insektenflugs allein in einem solch mickrig kleinen Detail verborgen sein könnte. Ursache dieser eingeschränkten Sichtweise ist der im Windkanal entstandene Tunnelblick, der der übergeordneten Beobachtung des "Ganzen" keinerlei Bedeutung zumißt. Wären diese "Experten" Kriminalisten, sie würden keinen einzigen Mordfall aufklären, denn sie schließen von vorn herein gewisse Sichten aus. Das Wesen der Physik ist aber gerade, kriminalistisch zu denken, um die "Übeltäter", die Ursachen für Naturphänomene, zu finden. Mathematik kann im Übrigen noch weniger Wahrheiten der Natur finden als ein blindes Huhn Körner.
Die kinetisch entstehende Auftriebskraft für Flugobjekte entsteht ausschließlich dadurch, daß Luftmasse aus ihrem zuvorigen Zustand vertikal nach unten beschleunigt wird. Wie ein Flugobjekt das macht, ist egal, es gilt einzig: wieviel Luftmasse hat es pro Zeiteinheit mit welcher Geschwindigkeit unmittelbar nach unten befördert.

In gleicher Weise wie an Insektenflügeln entstehen Wirbel um in Wasser eingetauchte Ruderblätter. Die Enden deren Ringwirbel sind als eingedellte Grübchen auf der Wasseroberfläche zu sehen. Das kann sogar in einer Kaffeetasse nachvollzogen werden, indem mit dem Löffel eine kurze Querbewegung vollzogen und der Löffel dann schnell nach oben herausgezogen wird. Es zeigen sich mittels ein paar Milchtröpfchen auf der Kaffeeoberfläche die sich entgegen drehenden Wirbel im Durchmesser jeweils etwa der Löffelbreite. An Ruderblatt und Kaffeelöffel sind zu sehen, wie die Wirbel in die Richtung fließen, mit der sie durch Ruderblatt bzw. Löffelfläche erzeugt wurden.

Die noch aktuelle These (am 4. 5. 21 gesehen im 3Sat "Genie der Natur", 1te von 3 Folgen: "Die Magie der Bewegung" vom ORF), daß die zuvor im Experiment vom California Institute of Technology gesuchten Wirbel direkt an den Flügelvorderkanten der Insektenflügel Auftriebskraft erzeugen würden, ist natürlich unsinnig, sie macht aus hinten vorn: zuerst eine von Flügeln erzeugte Bewegung von Luft in umgebender Luft, dann erst entstehen daraus Wirbel um diese in Bewegung versetzten Luftpakete. Die unbeachteten nach schräg unten fließenden Wirbel unterhalb der Insektenflügel im Experiment des California Institute of Technology entstehen erst dadurch, daß Insektenflügel bei jeder Schwenkbewegung ein Luft-"Paket" nach unten in Bewegung versetzt und damit die Luftkraft schon erzeugt hat. Stattdessen suchten die Forscher krampfhaft Wirbel in unmittelbarstem Kontakt zur Flügelvorderkante im "Klein-Klein", in denen sie durch eine geistige Bernoullibrille gesehen in abenteuerlichster Weise irgendwelche bernoulliische Unterdruckbildungen vermuten als Verursacher der Auftriebskraft. Es gibt immer noch kein fundiertes Schulwissen über Wirbel, insbesondere, was bei ihnen Ursache und was Auswirkung ist.
Das Prinzip des Obenbleibens von Insekten ohne Vorwärtsbewegung im Stand durch nur Schwenken der entsprechend angestellten Flügel wendet der Mensch ebenfalls an. Wo? Wenn er im Wasser mit abhängenden Beinen senkrecht hängt und mittels Schwenkbewegungen der Arme mit den Handflächen Wasser nach unten drückt wie die Insektenflügel, zwar nicht mit 45°-Anstellung, sondern geschätzt um etwa 30°, um mit dem so erzegten Auftrieb den Kopf über Wasser zu halten.

Auch Auftriebskräfte für sich in der Luft oben halten wollende Objekte können nur mechanisch kinetisch aus dem von Newton entdeckten Naturprinzip für Kraftentstehungen resultieren. Ausnahmen davon macht die Natur nicht, ansonsten müßte man konkret erklären, warum sich Luftmassen nach unten in Bewegung setzen, ohne daß sie dafür angeschoben wurden! Rückwärts betrachtet: wenn sich Luftteile in umgebender Luft nach unten bewegen, dann müssen diese mittels einer konkreten Kraft in diese Richtung beschleunigt worden worden sein. Auch diese Anschubkraft ist eine Kraft, die ohne Gegenkraft nicht entstehen kann. Also ist auch beim Fliegen die Gewichtskraft eines Flugobjektes die nach unten auf Luftmassen wirkende Aktionskraft und die Auftriebskraft ist die Reaktionskraft aus der nach unten beschleunigten Luftmasse.

Einige Fragen beim Fliegen:
Warum entstehen absinkende Wirbel hinter Flugzeug- und unter Insektenflügeln, ein Anheben der Luft vor Flügeln, ein Bodeneffekt mit Erhöhung der Auftriebskraft, der, wenn der Bernoullieffekt Ursache des Fliegens wäre, gar nicht entstehen könnte, eine Verschnellerung des Fahrtwindes über der Flügeloberseite mit der Mißdeutung als Ursache des Fliegenkönnens (die wahre Ursache der Verschnellerung am Ende dieser Page), die zur falschen Bernoullitheorie führte?

Alle diese Fragen für das Fliegen müssen mit dem Ansatz:
"Weil Flügel Luft abwärts stoßen, ergibt sich, daß........"
beantwortet werden können, was die hier vorgestellte Rückstoßkrafttheorie mit
abwärts gestoßener Luft nach Newton's Kraftgesetzen auch lückenlos kann.
Selbst eine einzige unbeantwortbare Frage entlarvt jede Theorie als in Gänze falsch.
Physikalische Theorien sind entweder vollkommen richtig oder vollkommen falsch,
ein nur bißchen falsch gibt es genau so wenig wie ein nur bißchen schwanger.

Die vorstehende Theorie des Fliegens nach dem kinetischen Grundsatz des Luft runter Beschleunigens nach Newton's Kraftgesetz kann alle diese Fragen und noch mehr beantworten und ist demgemäß abschließend richtig. Physik ist, die Natur mit ihrer Sprache, das ist die dinglich verbale Sprache, zu erklären, was auch als Definition der Physik zu deklarieren ist. Mathematik kann nicht erklären, sondern lediglich nur beschreiben und dadurch niemals gesuchte Ursachen und Wirkungen benennen.

Was noch zu beachten ist:
Naturphänomene müssen, wenn irgend möglich, aus mehreren Perspektiven erkundet werden. Das Gesehene dann aber nach der Devise "Man kann es doch auch so sehen" zu bewerten, ist in der Physik absolut verboten! In der Realität der Physikwissenschaft wird jedoch genau das mit Fleiß gemacht. Für Wahrheiten ist aber zwingend heraus zu finden, wie die Natur es sieht. Das heißt, es müssen die natürlichen Koordinatensysteme für Naturphänomene gefunden werden. Das natürliche Koordinatensystem des Fliegens ist die von einem Flugobjekt nicht beeinflußte Umgebungsluft, in der es sich bewegt. Gegenüber dieser definieren sich die für das Fliegenkönnen nötigen Bewegungen und natürlich bewegt sich ein Flugzeug gegenüber der Luft und nicht umgekehrt.
Es ist also nicht so, daß ein Flügel eine Luft"strömung" nach unten umlenkt, wie es David Anderson und Scott Eberhard mittels des Coanda-Effekts (siehe folgend) in ihrem Buch "Understanding Flight" proklamieren, sondern:
Ein Flugzeug drückt Luft an Ort und Stelle nach unten, weswegen es sich auch vorwärts bewegen muß, um immer wieder neue ruhende Luft zur Verfügung zu haben. Eine Hummel, die an einer Stelle verharren will, muß hin und her pendeln, um nicht mit der Luft, die sie selbst mit ihren Flügeln wie mit Fächern nach unten in Bewegung versetzt hat, mit nach unten zu sinken. Der gleiche Effekt besteht auch für Hubschrauber, die auf der Stelle stehen bleiben wollen/müssen.

Wann ist eine Theorie richtig?
Theorien sind nicht schon richtig, wenn sie mathematische Voraussagen erstellen können. Das können auch falsche wie z. B. sogar gleichzeitig mehrere ganz unterschiedliche Gravitationstheorien, obwohl ja nur eine richtig sein kann. Physikalische Theorien müssen physikalische Kriterien erfüllen, nicht mathematische. Physikalische Kriterien zur Bewertung von Theorien wurden aber noch nicht gesucht, sondern werden im Gegenteil sogar unterdrückt, da sie sonst eine Vielzahl selbst beliebter Theorien als falsch entlarven würden.
Die heutige Physik ist noch lange keine Wissenschaft, denn sie kann weit über das Fliegen hinaus weder richtig noch falsch sagen, was aber die explizite Aufgabe einer Wissenschaft ist. In Lexika sind unterschiedliche und oft verschraubte Erklärungen ohne exakte Aussagen zu finden, was Wissenschaft denn sei und das gleiche Problem besteht auch für die Definition von Physik. Die klarste, einzig richtige und inhaltsschwerste Definition für Wissenschaft machte das Bundesverfassungsgericht(!): "Alles, was nach Inhalt und Form als ernsthafter Versuch zur Ermittlung der Wahrheiten anzusehen ist" (Gefunden in WIKIPEDIA, 05.21). Aber, Wahrheiten zu finden, hat die moderne Wissenschaft der Physik schon längst aufgegeben, weswegen sie auch nicht in der Lage ist, falsch oder richtig sagen zu können und die Qualitätsansprüche an ihre Theorien auf nur noch physikalische Widerspruchsfreiheit, von Mathematik-"Physikern" sogar auf nur noch mathematische Widerspruchsfreiheiten, reduziert hat. Der Term "Wahrheit" kommt in Betrachtungen der meisten heutigen Wissenschaftlern gar nicht mehr vor.
Eine Theorie kann zudem nur richtig werden, wenn sie zuvor das "Ding" benennen kann, um was es geht, was sie also überhaupt erklären möchte. Z. B. müßte die Anziehungs-Kraft-Theorie für die Gravitation sagen, wie von Ursache nach Wirkung diese Anziehungs-Kraft mit ihrer Verkörperung durch Gravitonen entsteht, wobei letztere noch nicht einmal gefunden wurden, obwohl man teuer nach ihnen sucht. Es bestehen immer noch nur Beschreibungen der nur äußerlichen Symptome der Gravitation.
Eine Wissenschaft muß außerdem Regeln für ihre Sachverhalte in deren "Sprache" besitzen. Die Haupt-Regel für die Richtigkeit physikalischer Theorien in der Sprache der Physik, der dinglich-verbalen Sprache, heißt:

Eine physikalische Theorie ist erst dann richtig,
wenn sie in ihrem Geltungsbereich auf Basis eines
verbalen Ursache-Wirkungs-Grundprinzips
ausnahmslos alle Fragen aus einer nur einzigen Grund-Ursache heraus
zu aber oft vielfältigen Wirkungen beantworten kann.

Das ist ein Basis-"Gesetz" der Physik. Formeln sind keine Gesetze der Physik! Das Grund-Prinzip Newton's Kraft-"Gesetz" lautet: "Kraft entsteht durch Änderung des Impulses". Impuls ist umgangssprachlich die Wucht, die ein Körper auf Grund seiner Massenträgheit besitzt. Erst daraus entstehen Formeln: Die Physik ist Boss, die Mathematik grundsätzlich nur Slave. Richard Feynman (der bisher letzte noch "Hardware"-Physiker, Nobelpreis 1965, schockte Rudolf Mößbauer, Nobelpreis 1961, einmal damit: "... daß die Mathematik ja dann nachgeholt werden könne, wenn die Lösungen erst einmal klar wären". Und zum Problem Mathematik - Physik sagte Feynman: .... deshalb hänge ich irgendwie an der Hypothese, daß die Physik letztendlich der Mathematik nicht bedarf, daß zu guter Letzt die Maschinerie (Ursachen-Wirk-Folgen nach Funktionsprinzipien) ans Licht kommen wird und die Gesetze sich als so einfach erweisen wie die Regeln des vordergründig scheinbar komplexen Schachspiels". Beide Äußerungen von Feynman aus seinem Buch "Vom Wesen physikalischer Gesetze", Seiten 9 und 75.

Aus bekannten Prinzipien für die Entstehung von Naturphänomenen und deren Ursachen und Wirkungen entstehen "innere" Formeln. Diese bedürfen keiner Meßwerte und entstehen deshalb nur aus richtigen Theorien. "Äußere" Formeln entstehen rückwärts, nämlich erst aus den Folgen von unbekannten Ursachen, also aus nur Symptomen und sind die, die sich aus Graphen von Meßwerten ergeben und meist kompliziert sind, da sie von den sich physikalisch abspielenden Ursache-Wirk-Prinzipien keine Ahnung haben, washalb rückwärts aus ihnen auch keine richtigen Theorien gefunden werden können. Für die Konstruktion von Flugzeugen bestehen nur äußere Formeln, die zwar trotz falscher physikalischer Theorie technisch zum Erfolg führen, physikalisch aber lediglich Symptome des Phänomens Fliegen beschreiben.
Eine alte lange bekannte, nichtsdestotrotz aber fleißig ignorierte, Regel betreffs Richtigkeit von Theorien lautet: "Eine Theorie muß allgemeingültig sein." Beim Fliegen ist die Theorie, daß Flugobjekte auf abwärts beschleunigter Luftmasse surven allgemeingültig, weil sie unverändert für Flugzeuge, Vögel, Insekten und bei Unter- und Überschallflug gilt, womit sie abschließend richtig ist.

Das Grund-Prinzip als kurze Theorie, also Erklärung, des Fliegens in der Sprache der Physik (das ist nicht die der Mathematik!) lautet:

Flugobjekte schwerer als Luft surfen auf von ihnen abwärts beschleunigten Luftmassen

Flugzeugflügel erzeugen dazu den größten Anteil des Auftriebs mit ihren Oberseiten. Durch deren geometrisch nach hinten abfallende Oberflächen will ein Freiraum entstehen, in dem sich dadurch Unterdruck in einem Bereich bildet (wie eingans erwähnt bis etwa halbe Flügelpannweite nach oben), der zigfach höher über den nahen vorderen Bereich der Flügel als zusammerückende Stromlinien hinausgeht. Dieser Unterdruck saugt von oben Luft an und beschleunigt sie dadurch ebenfalls mit nach unten, was eine entsprechende Reaktionskraft nach oben auf die Flügel bewirkt. Die von unter und über den Flügeln abwärts beschleunigten Lüfte vereinigen sich hinter den Flügeln zu einem einzigen "Paket" abwärts strömender Luft. Dieses Luftpaket teilt sich hinter einem Flugzeug auf dessen gesamter Flugbahn, wie in den Videos zuvor zu sehen ist, durch Mitnahme seitlicher Umgebungsluft in zwei rotierende Wirbel, also einem abwärts fließenden Doppelwirbel, der die gefährliche Wirbelschleppe ist. All das beginnt schlagartig in dem kurzen Zeitabschnitt (Millisekunden), in dem die Flügel sich an jedem Ort in der Luft hindurch bewegt haben.

Ein bißchen Basisphysik
Eine Theorie für Naturabläufe muß aus sich selbst heraus eine Grundformel als innere Formel gebären können, andernfalls ist sie falsch. Dazu sind keine Experimente erforderlich, außer, daß diese zu deren Bestätigung führen.
Newton's Kraft-Theorie lautet: Kraft entsteht aus Änderung des Impulses. Aus ihr entsteht die Grundformel (F = Delta p) mit dem Impuls p = m · v. Damit ergibt sich die Kraft als [F = Delta (m · v)]. Diese eine Grundformel führt dann aber zu sogar zwei Anwendungsformeln, nämlich (F = m · Delta v), wie mit Delta v als Beschleunigung a allgemein gelehrt, aber auch gleichberechtig zu (F = v · Delta m). Im ersten Fall ist die Masse m konstant und v variiert als Beschleunigung a, im zweiten Fall ist die Geschwindigkeit v konstant und die Masse variiert als Massendurchflußänderung.
Beim Fliegen paßt die zweite, in der Lehre sträflich vernachläßigte Grundformel für Kraft aus variabler Durchflußmasse mal deren konstanter Geschwindigkeit. Diese Formel ist bei einem Düsenantrieb die genau gleiche: Durchflußmasse der Abgase mal deren Ausströmgeschwindigkeit ist die Schubkraft.
Für die Luftkraft-Formel "Massendurchfluß mal Geschwindigkeit" ist der Massendurchfluß die Luftmasse, die ein Flugobjekt pro Sekunde aus ihrem zuvorigen Zustand beschleunigt (Kubikmeter pro Sekunde mal Dichte) und v deren Geschwindigkeit, die diese Luftmasse am Ende der Beschleunigungsphase von den Flügeln nach unten erhalten hat (grob um 10 m/s).
Die in dieser Page in "Aerokinetische Grundformel" aus der zuvor dargelegten Flugtheorie entstehende Grundsatzformel ist nicht für die Konstruktion von Flugzeugen geeignet. Sie zeigt dagegen aber alle Zusammenhänge zwischen Anstellwinkeln, Geschwindigkeiten, Auftriebskräften und Luftdichten (von Temperatur und Höhe abhängig) auf, weshalb sie nicht nur für Piloten wichtig ist, sondern das richtige Verständnis des Fliegenkönnens überhaupt erst ermöglicht.

Die Bernoullitheorie ist weder imstande, eine Grund-Formel zur Auftriebskraft zu gebären noch daß eine solche einfach sein könnte, weswegen Fliegen in der Schule auch nicht lehrbar ist. Und das Unvermögen, auch daraus die Falschheit der Bernoullitheorie zu erkennen, ist gegenüber dem, was man heute sonst alles zu wissen glaubt, auch Ausdruck für das Fehlen der nach Karl Popper ("Physik ist revolutionär: Neues ersetzt Altes") erforderlichen Selbstkontrolle der Physik. Die heutige Physik ist tot: Zweifel an "ererbten" Theorien sind verboten. Das ist der Grund, weshalb sich die Physik seit mehreren Jahrzehnten (eigentlich seit Einsteins Relativitätstheorien) nicht mehr weiter voran entwickelt hat.

Der Coanda-Effekt
Im Gegensatz zum Bernoullieffekt ist der Coanda-Effekt kein eigenständiger Vorgang aus einer konkreten Ursache zu einer konkreten Wirkung, weshalb er auch nicht bezifferbar ist. Der Coanda-Effekt ist einzig die Bezeichnung für ein für Henri Marie Coanda erlebtes scheinbar verwunderliches Verhalten von Gasen. Es ist, daß Gase wie Luft (aber auch andere Fluide) an zurückweichenden Oberflächen "kleben bleiben", also Kurven von Oberflächen folgen. Coanda erlebte 1910 an seinem ersten Flugzeug mit "Nachbrennerantrieb", daß dessen Abgase, an der Rumpfaußenwand tangierend beginnend und etwas nach schräg außen gerichtet, trotzdem an der Rumpfaußenwand haften blieben und nicht schräg wegblasend das Flugzeug schon vor dem Start in Brand setzte. Diese seine Verwunderung, daß die Abgasströmung ab Berührung der Rumpfoberfläche an dieser im weiteren Verlauf "kleben" blieb, führte zur Prägung des Begriffs Coanda-Effekt. Der Coandaeffekt ist aber weder bezifferbar noch mittels Ursache nach Wirkung definierbar. Richtig auffällig wird das Verhalten des Klebenbleibens bei einem fallenden Wasserstrahl, der am Umfang einer horizontal gehaltenen Flasche entlang läuft und sich selbst, wenn diese eingeölt ist, erst ganz unten horizontal von ihr löst, siehe im folgenden Video.

Daß der Wasserstrahl an der Flasche ankleben bleibt, liegt daran, daß das Wasser die Oberfläche erst dann verlassen kann, wenn Luft zwischen Oberfläche und Wasser eindringen kann. Das könnte die Zentrifugalkraft des Wassers ermöglichen, jedoch: der Atmosphärendruck drückt von außen den, wenn auch dicken, Wasserfilm gegen die Oberfläche. Das entspricht der bekannten Erscheinung, daß ein gefülltes und mittels losem Papier abgedecktes Glas Wasser beim Umdrehen nicht ausläuft.

Wird ein Luftstrahl an Stelle des Wasserstrahls verwendet, so löst sich der schon wesentlich früher von der Flaschenoberfläche ab, siehe Skizze:

Umgebende Luft kann erst dann zwischen die strömende und noch anliegende Luft des Luftstrahls gelangen, wenn die Grenzschicht zwischen der Luftgeschwindigkeit null direkt an einer Oberfläche bis zum vollen Geschwindigkeitswert des Strahls so langsam wird, daß sie weiter voran dortige ruhende Umgebungsluft nicht mehr wegschieben kann, um Platz für den nachfolgenden Strahl zu machen. Wasser kann das besser, da es schwerer ist, deswegen der große Unterschied bei Luft und Wasser. Bei einem Wasserstrahl im, also unter Wasser, bestehen natürlich wieder gleiche Verhältnisse wie beim Luftstrahl in Luft, die Länge des Anhaftens wird entscheidend kürzer.

Das Klebenbleiben von Luft an Oberflächen ist kein physikalischer Vorgang für sich, sondern wird sogar erwartet, z. B. in einem Diffusor, wo eine Querschnittserweiterung durch zurück weichende Seitenwände die Luftgeschwindigkeit wieder verlangsamt und dadurch eine Drucksteigerung zur Folge hat. Auch an einem Flugzeugflügel wird erwartet, daß die Luft hinten an der nach unten abfallenden Flügeloberfläche "dranbleibt". Auch dabei besteht das Problem, daß die Grenzschicht zwischen Flügeloberfläche und vollem Farhrtwind zu langsam werden kann und, wie sachlich falsch ausgedrückt, die "Strömung" abreißt. Deshalb ist es auch nicht erlaubt zu sagen, daß ein Flugzeug mittels des Coanda-Effekts eine Strömung umlenkt, denn es gibt keine Strömung am Tragflügel, nur das Flugzeug bewegt sich. Der Coanda-Effekt ist kein Ursache-Wirkungs-Prozess! Es ist nur ein Name für ein gewisses Unverständnis. Coanda hätte sich selbst schon fragen müssen, warum die Luft auch an einer abfallenden Flügeloberseite dranbleibt.

Wird die im Video benutzte Flasche in Richtung des auf sie treffenden Luft-/Wasserstrahls in Rotation versetzt, so geht deren Oberfläche mit dem Luft-/Wasserstrahl mit. Dadurch wird durch Reibung die Luft in der Grenzschicht wieder verschnellert und der Luftstrahl folgt der Flaschenrundung länger als beim Coanda-Effekt, es entsteht der Magnus-Effekt.


Der Magnus-Effekt
Er führt z. B. dazu, daß an einem sich durch die Luft bewegenden und sich dabei drehenden Ball, siehe Skizze, (beim Tennis Slice, beim Fußball angeschnittener Ball, beim Golfball ebenfalls bestehend) an der Seite, die sich zur Bewegungsrichtung des Balles zurück dreht, die Luft weiter nach hinten an der Balloberfläche anhaftet. Dabei existiert, wie auch an einem Flugzeugflügel, keine Strömung, sondern nur der Ball bewegt sich durch die ruhende Luft. Da die bucklige Oberfläche des Balles hinter dem größten Durchmesser nach hinten abfällt, will auch dort rein geometrisch ein Freiraum entstehen, so daß sich dort Unterdruck ausbildet. Dieser zieht, wie eine Flügeloberseite auch, Luft zu sich. Die Massenträgheit dieser ansaugend beschleunigten Luft führt am nach hinten abfallenden Buckelteil des Balls, wie auch an den Flügeloberseiten, zu einer aerokinetischen Luftkraft nach schräg hinten oben als Auftrieb plus Widerstand. Ein Tennisball fällt dadurch langsamer und wird auch vorwärts langsamer. Die Aktionskraft geht aus der Bewegungsenergie vom Ball bzw. Flugzeug aus. Luftkräfte sind generell Reaktionskräfte, die auf Flugzeugflügel wie Bälle als Auftrieb und (auch an Flugzeugflügeln!) noch unbekanntem auftriebsbedingtem Widerstand rückwirken. In der unkorrekten Redeweise der Aerodynamiker ergibt sich durch Drehung des Balles ein längeres Anliegenbleiben der Fahrtwind"strömung". Bei seitlicher Drehung erhält ein Ball einen "Auftrieb" zur Seite, beim Fußball wird die daraus folgernde krumme Flugbahn als "Banane" bezeichnet.
An der im Bild unteren Seite, z. B. eines Balles, befördert die sich drehende Oberfläche Luft in die Grenzschicht hinein, so daß sie dort dicker wird und faktisch einen "Berg" auf der Balloberfläche bildet, der sich mit dem Ball in der Luft vorwärts bewegt mit dadurch erhöhtem Widerstand und Druckwirkung mit Komponenten nach hinten wie oben. Die Luftkraft aus dem Druck von unten gemeinsam mit der Luftkraft im Sog nach oben führen zu einem vertikalen Auftrieb wie horizontalen Widerstand, der Ball fällt langsamer und verliert schneller an Geschwindigkeit.

Der Magnuseffekt ist nichts anderes als eine Verstärkung des Coanda-Effektes, der für gewisse Bahnkurven durch die Luft fliegender runder Körper oder Ausnutzung der Seitenkraft von sich drehenden Zylindern genutzt werden kann. Der Magnus-Effekt erhöht sich insbesondere dann, wenn die Oberflächen rauher werden. Das Ausräumen wie Anhäufen der Grenzschichten wird dadurch effektiver.

Sowohl der Coanda- als auch der Magnus-Effekt sind lediglich Erscheinungen aus ganz normalen kinetischen Wechselwirkungen zwischen Gasen/Fluiden und Körperoberflächen, die nur aus dem Alltäglichen heraus fallen und damit verwunderlich sind, sonst nichts.

Experimente mit großen rotierenden Zylindern, vertikal auf Schiffe montiert, nutzen den aus dem Magnus-Effekt entehenden Seitenzug in Richtung dem zur Windrichtung rückdrehenden Oberflächenabschnitt, jedoch mit mässigem Erfolg. An drehenden Zylindern ist der Magnus-Effekt wesentlich steigerbar, indem auf ihren Oberflächen besonders gestaltete Schaufeln angebracht werden, was hiermit als Neuheit (03.04.2021) angeboten wird. Daß trotz des spezifisch schweren Golfballs auch an ihm ein beachtenswerter Magnus-Effekt genutzt werden kann, wird durch die Rippen zwischen den Löchern hervorgerufen, die die Grenzschicht an der rückdrehenden Seite wesentlich weiter "ausräumt" und an der vordrehenden Seite einen höheren Stauberg bildet.

Das "Drachenflugzeug"
 Zum Abschluß noch eine Kuriosität: das Kinderspielzeug "Drachenflugzeug" mit rotierenden Flügeln. Im folgenden Video ist es (bei böigem Wind) in Aktion zu sehen. Die sehr schnelle Rotation ist durch zu kurze Belichtungszeit nicht zu sehen, so daß scheinbar die Flügel manchmal still stehen.


Zunächst, warum sich dessen Flügel drehen. Im folgenden Bild ist zu sehen, wie die Flügel in ihrem Profil (blaue S-Linie) geformt sind: nämlich so, wie die Kugelschalen eines mechanischen Windmessers, wo die hohle Seite dem Wind mehr Widerstand entgegensetzt als die vorgewölbte. Die oberen hohlen Längshälften der Flügel werden vom Wind zurück gedrückt und bewegen somit die unteren vorgewölbten Hälften gegen den Wind (blauer Pfeil) nach vorn, womit es die Aufgabe der jeweiligen unteren Flügelhälften ist, Auftrieb zu erzeugen.

Der Auftrieb, der an den rotierenden Flügeln entsteht, ist sogar größer als es scheint. Er trägt nicht nur die 14 Gramm des Fliegerchens, sondern auch noch einen Teil der Leine und die vertikale Komponente der Zugkraft entsprechend dem Winkel, mit dem die Leine nach unten abgeht. Wie entsteht aber der Auftrieb?

Daß die Flügel durch ihre Rotation Luft um sie herum in Bewegung vesetzen und damit an der Oberseite eine Verschnellerung des Windes, wie am Flugzeugflügel der Fahrtwind, einträte und daraus ein bernoulliischer Unterdruck entstünde, wie es Bernoullitheoriefanatiker sicherlich glauben werden, ist absolut ausgeschlossen, da der Wind oben die Flügelrotation ja antreiben muß und sich dort damit sogar verlangsamt.
Die wahrscheinlichste Ursache für die Entstehung des Auftriebes an den rotierenden Flügeln ist:
durch den Antrieb von der oberen Seite dreht sich die Unterseite in den Wind hinein und ihm sogar entgegen, wobei sie schon bei der Abwärtsbewegung etwas Luft nach unten drückt. Ganz unten nimmt dann das Ende des Flügelprofils eine Winkelstellung (schwarzer Winkel) ein wie ein Flugzeugflügel, so daß dort Luft klassisch wie am Flugzeugflügel nach unten gedrückt wird, allerdings nur mit der Unterseite wie ein entsprechend auf die Wasseroberfläche geworfener flacher Stein. Da sich die unteren Flügelendpartien aber zusätzlich mit geschätzt halber Windgeschwindigkeit gegen den Wind bewegen, entsteht unten in Summe eine Differenzgeschwindigkeit der Flügelenden zur Luft vom geschätzt Anderthalbfachen der Windgeschwindigkeit, was aber eine Steigerung der Luftkraft auf das 2,25fache bedeutet. Dieser Auftriebskraftmechanismus setzt sich sicherlich bis zu einem Winkel von ca. 30° zur Vertikalen fort. Umgangssprachlich könnte durchaus gesagt werden, daß die untere Flügelpartie regelmäßig auf und entgegen den Wind "klatscht" und ihn damit nach unten bewegt. Fliegen ist ein rein mechanischer Vorgang: Luft runter drücken, wie, ist egal. Im weitesten Sinne läßt sich auch sagen, daß das Drachenflugzeug mit dem Magnus-Effekt fliegt.

Die Hinterhältigkeit der Natur
Zur Ehrenrettung der Bernoullitheoriegläubigen noch eine Tröstung.
"Die Forschung ist frei" ist ein gesetzliches Recht, um das Denken nicht einzuschränken, denn niemand weiß, was die Natur noch Überraschendes zu bieten hat. Andererseits besteht die Gefahr, daß wirklicher Unsinn verzapft wird, aber dieser Preis für die Freiheit der Forschung ist hinnehmbar. Allerdings besteht deshalb die Notwendigkeit, von dem vielen Gesagten in Publikationen wie Büchern das Richtige aus bisher immer noch vielem Falschen herausfinden zu müssen.
Für eine erfolgreiche Forschung ist trotz grenzenloser Freiheit dennoch die Einhaltung gewisser Regeln von Vorteil und es gibt sogar einen Königsweg.

Der Königsweg zur Erhöhung der Erfolgsquote in der Physik-Forschung besteht aus nur zwei Punkten:

Erstens die Frage: Was bewegt sich und was nicht?

Eine einfache Frage und schon ein Problem: Einstein postulierte, daß alles nur relativ sei, also kein absoluter Nullpunkt der Welt bestünde. Woher weiß man dann, was sich bewegt? Einstein's Theorien können es nicht sagen, weshalb sie unvollkommen sind und damit sogar gänzlich falsch sein können. Fliegen ist aber ein nur zweiseitiges Geschehen und geht nur in und mit der Luft. Also ist die Luft der Bezugspunkt, das natürliche Koordinatensystem des Fliegens. Flugobjekte müssen etwas tun, um oben bleiben zu können, sie sind der Akteur, sie müssen die Aktionskräfte dafür liefern, daß eine Reaktionskraft als Auftriebskraft entsteht. Flugobjekte bzw. deren Flügel bewegen sich damit gegenüber der Luft absolut und müssen auch die Energie dazu liefern, um nach Newton's Kraftgesetzen Teilen der Luftmasse eine Impulsänderung zuzufügen, um aus der Rückstoßkraft daraus Auftrieb zu generieren.

Zweitens die Sicht: Johann Wolfgang von Goethe zeigt sie auf: "Zur Einsicht in den geringsten Teil ist die Übersicht über das Ganze nötig".

Das Naturphänomen Fliegen hat also wenig Chancen, aus einem nur Detail im Windkanal (der verbotenerweise auch noch die Bewegungen vertauscht) von innen nach außen entschlüsselt zu werden. Auch das wurde bei der Suche nach dem Grund des Fliegens nicht beachtet. Ohne Übersicht ist nichts sicher zu erkennen. Das Detail sich zusammendrängender Strömungslinien konnte, da von innen nach außen gedacht, nur durch glücklichen Zufall zur richtigen Ursache des Fliegens führen, der sich aber nicht einstellte. Es fehlte die Übersicht von außen auf das Ganze, das in den Videos durch Wolkenteile, die von Flugzeugen durchdrungen werden, zu sehen ist.

Nun eine Hinterhältigkeit, mit der uns die Natur öfter narrt.
Da die Flügel eines Flugzeugs Luft nach unten drücken, will diese natürlich nach allen Seiten ausweichen. An den Flügelhinterkanten geschieht das deshalb nicht, weil die bis dahin von oben nach unten schon in Bewegung versetzte Luft einen ausweichen wollenden Luftbereich um die Flügelhinterkante nach oben herum einfach mit nach unten mitnimmt. Vor dem Flügel quillt jedoch Luft von unten um die Flügelnase herum nach oben.

Die folgende Animation stellt prinziphaft die Wahrheit des Fliegens dar: ein Flügel bewegt sich durch die Luft. Zwei Luftteilchen, zusammen mit der Umgebungsluft in Ruhe befindlich, stellen dar, wie sie durch einen sich durch sie hindurch bewegenden Flügel beeinflußt werden. Es ergeben sich vier Vorgänge:
1) Bei der Annäherung eines Flügels werden beide Luftteilchen von diesem etwas nach vorn weg geschoben und dabei auch angehoben. Rauchlinien im Windkanal zeigen insbesonders das verwunderliche Anheben der Luft vor Flügeln deutlich an.
2) Das obere Luftteilchen bewegt sich dann entgegen dem heran nahendem Flügel mit einer relativen Übergeschwindigkeit, also schneller, als sich der Flügel vorwärts bewegt, um die Flügelnase herum nach oberhalb des Flügels. Es zeigt damit ein Hochquellen von Luft vor dem Flügel an, was eine "scharfe" temporäre (vorübergehende) absolute (gegenüber der ruhenden Umgebungsluft) Luftströmung nahe der Flügeloberfläche nach hinten bedeutet, die bis zum hinteren Flügelende prinzipiell wieder auf die horizontale absolute Geschwindigkeit von null gegenüber der Umgebungsluft abfällt. Vertikal wird das obere Luftteilchen mit einer Bewegung entsprechend dem Abfallen der hinteren Oberseite der Flügelfäche nach unten beschleunigt entlassen.
Aus den absoluten schneller- und wieder langsamer werdenden Bewegungen der Luftteilchen entstand die falsche Bernoullitheorie des Fliegens, obwohl diese Bewegungen der entsprechenden Luftteile nur ortsfest verlaufen, es also gar keine Strömung von Luft gibt: der Flügel bewegt sich mittels Energieeinsatzes und die Umgebungsluft bleibt in Ruhe. Das Falsche dieser Bernoulli-Sicht wird nachfolgend erklärt.
3) Das untere Luftteilchen erfährt eine absolute geringe Mitnahmebewegung durch den über ihm vorbei gleitenden Flügel und wird dabei durch die Anstellung des Flügels nach unten beschleunigt.
4) Beide Luftteilchen, das wegen seiner zwischenzeitlichen schnellen Bewegung nach hinten zuerst vom Flügelende entlassene obere wie das etwas später entlassene untere bewegen sich mit einer gemeinsamen Geschwindigkeit nach unten, in etwa rechtwinklig zur Flügelfläche.


Dabei ist zu beachten, daß die das Hochquellen von Luft verursachende und den Auftrieb damit schon erzeugten Unterdrücke über und Überdrücke unter dem Flügel, also die Auftriebkraft, schon bestehen, ansonsten würde dieses Hochquellen von Luft vor dem Flügel erst gar nicht stattfinden. Im Überschallflug gibt es dieses Hochquellen von Luft vor dem Flügel auch nicht mehr, ein Flugzeug fliegt trotzdem unverändert weiter.
Von außen aus Ruhe, also in dem für das Fliegen geltenden Koordinatensystem der vom Flugzeug unbeeinflußten Umgebungsluft, ist der nur oberflächennahe Luftstrom über dem Flügel eine nur kurze örtliche, aber heftige und absolute Bewegung nach hinten. Das zeigt in der Animation die rote Bewegungsbahn des oberen Luftteilchens über dem sich darunter vorbei bewegenden Flügel, was den Fahrtwind nahe der Flügeloberfläche, und zwar nur dort, erhöht.

Dieser, von vorn unten hochquellende Luftstrom, als blauer Geschwindigkeitspfeil in der folgenden Skizze symbolisiert, folgt dem Druckgefälle von unten nach über dem Flügel und ist nun eine tatsächliche aktive Strömung. Diese Hochquellströmungs kann aber erst dadurch entstehen, daß der Flügel auf seiner Oberseite Luft non oben herunter reißt und damit den Unterdruck über dem Flügel überhaupt erst erzeugt. Erst muß ein Druckgefälle als Ursache da sein, dann erst kann Luft als Wirkung fließen.

In der falschen Bernoullitheorie sind Ursache und Wirkung vertauscht: Die Hochquelltrömung von zuvor wurde als Ursache verwendet, um durch ihre Wirkung als Fahartwindverschnellerung Unterdruck nach dem Bernoullieffekt zu erzeugen. Diese überhöhte Fahrtwindverschnellerung über dem Flügel wurde gedanklich zur sogenannten "Zirkulation" rund um das gesamte Flügelprofil erweitert, wofür Kutta und Joukowski mathematische Formeln entwickelten, die zwar erfolgreich verwendet werden, physikalisch aber ein völlig falsches Bild über die Vorgänge um ein Fügelprofil liefern.

Sie verläuft flach über der vorderen Flügeloberseite und wirkt durch ihre höhere Geschwindigkeit wie ein Luftstrahl, der nähere Nachbarluft von oben mit zu sich herunter zieht (dünnere blaue Pfeile), wodurch sich die Stromlinien bis zu einer gewissen Entfernung einander annähern. Und das wurde als Bernoullieffektwirkung für den Fahrtwind in gesamter Höhe über einem Flügel mißverstanden.
Der blaue Kernstrom der von unten nach oben fließenden Luft wird durch die Beschleunigung aus dem Druckgefälle von unten nach oben schneller, so daß er sich dadurch einschnürt und nur in seinem Inneren ein tatsächlicher Bernoullieffekt entsteht. Aber: der ist nur die Folge aus dem zuvor schon geschaffenen Überdruck unter und Unterdruck über den Flügeln, also der schon entstandenen Luftkraft!
Die tatsächliche Auswirkung dieses bernoulliischen Unterdruckes ist lediglich eine nach vorne Verschiebung der Unterdruckverteilung oberhalb des Flügels, was eine Druckpunktwanderung (Angriffspunkt der Luftkraftresultierenden) nach vorn bewirkt. Im Langsamflug mit hohen Anstellwinkeln wird das besonders deutlich mit sehr ausgeprägten Unterdruckspitzen nahe der Flügelnase. Diese örtliche Erhöhung des Unterdruckes über dem vorderen Flügelbereich wird durch entsprechende Diffusorwirkung aus der, mit dem hinteren kürzeren blauen Pfeil angedeuteten, gegenüber der Fluggeschwindigkeit etwas langsameren Geschwindigkeit vollkommen ausgeglichen. Es gibt keine Auswirkung auf die Auftriebskraft, die ja unabhängig davon schon zuvor und ganz anders entstand. Ansonsten würde sich ein Flugzeug genau so hochziehen können wie Baron von Münchhausen am eigenen Schopf aus dem Sumpf, was ja auch nicht geht.

Diese Kaschierung der wahren Ursache des Prinzips des Fliegenkönnens durch einen am gleichen Ort zweiten Vorgang gleicher optischer Auswirkung (Annäherungen der Strömungslinien) ist natürlich eine Gemeinheit der Natur, auf die man logischerweise zunächst hereinfallen mußte. Die Beachtung der zwei Punkte des Königsweges als Leitplanken für physikalisches Forschen hätte das aber verhindert.
flugtheorie.de