Aerodynamik zum “Be-Greifen” – Windkanalaufnahmen in historischen Filmdokumentationen

24.11.2016

Während der abendlichen Streifzüge durchs Internet findet man (nebst Unmengen Müll) immer wieder Perlen, die man dann vielleicht mit einem Bookmark belohnt, das man dann nie mehr besucht (Mal ehrlich, wer pflegt eigentlich seine Bookmarks noch wie anno 1998?). Aber ab und zu erscheinen einem solche Stücke gar all zu schade um sie einfach nur in einer Liste verstauben zu lassen. “Das müsste doch der Rest der Welt auch sehen!” denkt man in altruistischer Begeisterung, und muss dann schon beim zweiten Gedanken zugeben, dass es vielleicht doch nur eine handselektierte Gruppe betreffen könnte, die im eigenen Freundeskreis vielleicht mit einem halben Dutzend vertreten ist.

Auf jeden Fall habe ich diesen Sommer zwei historische Filmdokumentationen zur Fliegerei und Strömungsmechanik gefunden. Sie stammen aus der “schneller, höher, weiter” Periode der Fliegerei, bzw. etwas vorher: Der Erste aus den 1930er Jahren, der Zweite als Trilogie aus den 1950er Jahren. Der Erste, wie auch in geringerem Masse der zweite Film, zeigen strömungsphysikalische Vorgänge wie sie auch uns Modellkonstrukteuren, -bauer, und -flieger geläufig sein dürften in wunderbaren Filmaufnahmen aus Windkanälen. Haben wir uns nicht alle, die sich gelegentlich mit Strömungsmechanik befassen, schon unzählige Male gefragt, wie das, was wir als Theorie zu glauben wissen, in der Realität wirklich aussieht? Strömung zum Be-Greifen.

Strömung: Anstellwinkel, Wölbung, Klappen und Spaltklappen an der Flügelvorder- und Hinterkannte (NACA, Langley, 1930′)

Zugegeben, dieser zehn minütige Stummfilm strapaziert die Geduld des nicht-so-wahnsinnig-Interessierten doch sehr. Trotzdem zeigt und verdeutlicht er interessante Vorgänge auf die wir heute noch genau so aufbauen wie zu den Zeiten dieses Films. Wem’s verständlicherweise zu langweilig ist: Runter scrollen zur ungleich unterhaltsameren Shell “Highspeed Flight” Trilogie!

Leider habe ich nur den Inhalt der “Spule 2” gefunden. Wer die Erste (oder weitere Spulen) findet, oder Hinweise zum historischen Kontext beitragen kann, ist herzlich eingeladen sich zu melden!

Die Shell “Highspeed Flight” Trilogie

In den 1950er Jahren, als die Düsenjets noch etwas ganz Neues und Aufregendes waren und die Schallmauer gerade erst bezwungen wurde, produzierte die britische Shell Film Unit ([1], [2]) eine bemerkenswerte Film-Trilogie, die sich dem Thema Strömung und Schallgeschwindigkeit widmete. Anhand wunderbarer und aufwändig hergestellter Windtunnelaufnahmen und mit aussagekräftigen und dennoch leicht verständlichen, animierten Grafiken zeigen die Filme die Vorgänge der Bildung und Wanderung der Schockwellen. Diese Filme mit ihren sichtbar authentischen Aufnahmen und einfachen Grafiken ermöglichen dem Zuschauer ein klares Unterscheiden zwischen schematischen Erklärungen und realen Vorgängen. Zusammenhänge werden so nicht nur angezeigt, sondern für den Zuschauer in ihrer Realität erfassbar gemacht. Die Filme sind damit auch ein Beispiel dafür, wie sehr das Fehlen von Computeranimation zum tiefen Verständnis (und damit meine ich nicht dem mathematisch-exakten, sondern dem intuitiven, gefühlten Verständnis der Physik) beitragen kann.

Es lohnt sich also nicht nur für den an der Materie interessierten Flieger, sondern auch für den medien- und technikhistorisch interessierten Leser diese Filme an zu schauen.

Teil 1: “Aproaching the Speed of Sound” (Peter De Normanville, G.L. Weinbren, UK, 1957)

Inhalt: Die Natur des Schalls, die Schallgeschwindigkeit, die Schallgeschwindigkeit und bewegte Objekte, Machscher Kegel und die Machzahl, Schockwellen und kritische Machzahl, transsonischer Geschwindigkeitsbereich, Strömung im transsonischen Geschwindigkeitsbereich und daraus resultierende Probleme, günstige Auslegungsvarianten für den transsonischen Geschwindigkeitsbereich.


Wie auch von den weiteren Filmen gibt es die selbe Fassung auch mit einem US amerikanischen Sprecher. Dieser Umstand und der damit verbundene Aufwand erscheint mir sehr interessant, zumal offenbar sehr grosser Wert, nicht nur auf das identisches Sprech-timing, sondern auch auf die selbe Betonung und Kunstpausen gelegt wurde. Abgesehen vom Akzent sind die Filme nicht zu unterscheiden.

Teil 2 “Transonic Flight” (Denis Segaller, UK, 1957) und Teil 3 “Beyond the Speed of Sound” (Denis Segaller, UK, 1959)

Inhalt “Transonic Flight”: Die Strömung im transsonischen Bereich mit den Vorgängen und Effekten im Detail, transsonischer Strömungsabriss, Wanderung der Schockwellen, die Stosswelle am Bug, flugmechanische Effekte im transsonischen Bereich, Strömungswiderstand und Auftrieb im sub-, trans- und supersonischen Bereich, Vermeidungsstrategien für den transsonischen Strömungsabriss und Auslegungsmerkmale für den transsonischen Bereich, Flächenregel.

Inhalt “Beyond the Speed of Sound”: Bedeutung des Machschen Kegels als Einflussgrenze, Strömung durch eine Schockwelle, supersonische Strömung um einen Flügel im allgemeinen sowie mit verschiedenen Profilen im speziellen, Einfluss der Pfeilung und Tragflächengeometrie, gegensätzliche Anforderungen für den sub- und supersonische Bereich, Ausblick in die “Zukunft” ;)

Als vereinfachte Zusammenfassung: “High Speed Flight”

Wem die obigen drei Filme zu lange sind, der kann sich die Materie auch mit dieser etwas vereinfachten Zusammenfassung vermitteln lassen.

Viel Spass und auf immer gute Neugier! :-)

(Ach ja: Und happy 100th Post ;)

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