Waarom blijft een vliegtuig eigenlijk in de lucht en valt het niet als een baksteen naar beneden?

Bij sommige mensen schijnt merkwaardig genoeg de misvatting te heersen dat dit door de propeller komt, maar vanzelfsprekend is het de vleugel die de kracht levert om het vliegtuig in de lucht te houden.

In afbeelding 1 is te zien dat de vleugel een kleine hoek maakt met de romp; de voorlijst is iets hoger dan de achterlijst. Deze hoek wordt de invalshoek genoemd. Als het model zich rechtlijnig voortbeweegt dan wordt door de voorlijst de lucht in twee stromen gesplitst. Eén stroming gaat langs de bovenkant van de vleugel, de andere stroming langs de onderkant van de vleugel.

Afb. 1 - De luchtstroming langs het vleugelprofiel. De lift ontstaat hoofdzakelijk door de onderdruk (zuiging) aan de bovenkant van de vleugel. De overdruk aan de onderkant draagt maar voor een derde deel bij aan de totale lift.

De luchtdeeltjes van de onderste luchtstroom worden door de invalshoek gedwongen omlaag te gaan. Hierdoor ontstaat onder de vleugel een drukverhoging die in een naar boven gerichte kracht resulteert. Aan de bovenzijde van de vleugel worden de luchtdeeltjes door de welving van het profiel versneld. Dit heeft een drukverlaging tot gevolg waardoor de vleugel als het ware omhoog gezogen wordt.

Samen leveren de drukverhoging onder en de drukverlaging boven de vleugel een LIFT. Tweederde van de lift wordt verkregen door de zuiging en slechts eenderde door de overdruk.

De lift is ten nauwste verbonden met de luchtstroom langs de vleugel. Als het model te langzaam vliegt (ten opzichte van de LUCHTSNELHEID) zal de lift niet meer toereikend zijn. Dit is van bijzonder belang bij het opstijgen en landen.

In afbeeldingen 2, 3 en 4 is het model in een steeds steilere klim voorgesteld. Vanzelfsprekend neemt de snelheid daarbij af. Naarmate de invalshoek groter wordt kost het vooral de luchtdeeltjes aan de bovenzijde meer moeite het profiel te volgen.

Afb.2 - De luchtstroming langs de vleugel bij horizontale vlucht.

Afb. 3 - Bij een steile klim vermindert de snelheid en zullen luchtwervelingen aan de achterlijst de lift nadelig beïnvloeden.

Afb. 4 - Bij een te steile klim en daarbij vermindering van de snelheid zal de vleugel "OVERTROKKEN" raken. Door de enorme luchtwervelingen is er geen sprake meer van lift. Een duik voorover om weer snelheid te krijgen zal het model weer onder controle brengen.

In afbeelding 3 ontstaan aan de achterzijde boven de vleugel wervelingen terwijl in afbeelding 4 de lucht over de gehele vleugelbreedte in werveling is geraakt. Het model is overtrokken en in feite onbestuurbaar. Door de sterk verminderde lift zakt het vliegtuig snel naar beneden en pas nadat in de duikvlucht weer voldoende snelheid is bereikt is het weer onder controle te krijgen. Het is niet zo prettig als het overtrokken raken vlak bij de grond gebeurt.

Nu we enig idee gekregen hebben hoe het vliegtuig in de lucht blijft, kunnen de invloeden van andere krachten die tijdens de vlucht optreden worden beschouwd.

De voorwaartse kracht is afkomstig van een propeller, die door de motor wordt aangedreven. De snelheid van het vliegtuig hangt af van het motorvermogen en van de luchtweerstand. Als de trekkracht van de motor gelijk is geworden aan de luchtweerstand dan blijft de snelheid verder constant.

Aangezien het model wordt gedragen door de lift die de vleugel levert en de lift alleen kan toenemen door verhoging van de snelheid is het duidelijk dat ons model zo LICHT mogelijk moet zijn. Een zwaar model heeft meer snelheid nodig om in de lucht te blijven en daardoor zijn ook de start en landingssnelheden evenredig hoger. Zelfs langzame landingssnelheden kunnen voor een beginner hoog lijken ! Uit afb. 5 blijkt verder dat de trekkracht van de propeller en de weerstand van de lucht niet in één lijn liggen. Hierdoor ontstaat de neiging tot klimmen. En hoewel het aangrijpingspunt van de lift achter het zwaartepunt ligt en als zodanig de eerder genoemde neiging tot klimmen tegenwerkt is het toch vaak nodig de motor naar voren te kantelen. Dit wordt motordomp genoemd.

Afb. 5 - Het samenspel van krachten tijdens de vlucht van een model.

In tegenstelling tot voorwerpen die zich langs de aardbodem bewegen en die eigenlijk alleen maar van richting kunnen veranderen is een vliegtuig zo vrij als en vogel in de lucht met zijn drie assen van draaiing.

De besturing komt tot stand door middel van roervlakken die de luchtstroom op zodanige wijze kunnen beïnvloeden dat er meer of minder lift ontstaat (zie afbeelding hieronder).

Afb. 6 - De uitslag van het hoogteroer veroorzaakt lift, waardoor de staart zich opricht en de neus omlaag duikt. Andere roervlakken, zoals richtingsroer en rolroeren, kunnen eenzelfde effect veroorzaken.

Bij het maken van bochten wil dit echter niet zeggen dat het model volkomen horizontaal blijft; integendeel zelfs. Bij het maken van de bocht ondervindt de buitenste vleugelhelft meer lift en het model gaat mooi schuin liggen. Belangrijk is verder dat als het model erg schuin ligt het hoogteroer zich als richtingroer gaat gedragen en het richtingsroer wordt, hoewel in mindere mate, hoogteroer (afbeelding 7). Deze kennis is van groot belang om uit een spiraalduik (vrille) te geraken. In dat geval zal "hoogteroer omhoog" de zaak alleen maar verergeren in plaats van verminderen.

Afb. 7 - Model in een bocht van 45°.

In bovenvermelde tekst heb ik een samenvatting van de meeste elementaire beginselen der aërodynamica gegeven en ik moet direct toegeven dat tal van belangrijke zaken hierbij niet genoemd zijn. Het was ook niet de bedoeling volledig te zijn, maar informatie te geven die beslist onmisbaar is voor de eerste vluchten of zelfs een beter inzicht te geven aan eventuele gevorderden.

Prettige vluchten !