Lösung zu Drehimpuls bei Propellerflugzeugen
- Wählt man die Bezugsrichtung nach vorne und dreht der Propeller vom Pilot aus gesehen im Uhrzeigersinn, fliesst Impuls aus der Luft über den Propeller ins Flugzeug und Drehimpuls vom Motor an die Luft weg. Dieser rückwärts fliessende Impulsstrom belastet die Antriebswelle des Propellers auf Zug. Die zugehörige Stromstärke nennt man Antriebskraft. Damit der Propeller gleichmässig weiterdreht, muss der an die Luft abfliessende Drehimpuls vom Flugzeug aus ersetzt werden. Der durch die Antriebswelle fliessende Drehimpulsstrom belastet die Welle auf Torsion. Die Antriebswelle verformt sich unter der Wirkung des vorwärts fliessenden Drehimpulsstromes im Sinne einer Linksschraube. Bezüglich des Systems Flugzeug kann dem durch die Antriebswelle fliessenden Drehimpulsstrom ein Energiestrom zugeschrieben werden [math]I_W = \omega I_L[/math]. Diese Energie wird auf die vorbeiströmende Luft umgeladen.
- Beide Propeller führen dem Flugzeug aus der Luft Impuls zu. In der vorderen Propellerachse fliesst der Impuls rückwärts (gegen die Bezugsrichtung), in der hinteren vorwärts. Deshalb nennt man den vorderen Zugpropeller und den hinteren Druckpropeller. Der Drehimpuls fliesst über den hinteren Propeller ins Flugzeug hinein und über den vorderen wieder an die Luft weg. Im der hinteren Propellerachse fliesst die Energie gegen und in der vorderen mit dem Drehimpulsstrom, weil die hintere Achse rückwärts dreht und die vordere vorwärts.
- Sobald der Propeller dreht, fliesst Drehimpuls über den Propeller an die Luft weg. Dieser Drehimpuls muss in der Startphase über das Fahrwerk vom Boden her aufgenommen werden. In der Flugphase fliesst der Drehimpuls über die Flügel zu. Weil das Flugzeug laufend stärker motorisiert worden ist, hat der Propeller einen grösseren Drehimpulsstrom an die Luft abgeführt. Da die Spurbreite und die Normalkraft den maximalen Drehimpulsstrom bezüglich der Erde begrenzen (Hebelgesetz, hatten unerfahrene Piloten so ihre Probleme damit.
- Ein Propeller oder Rotor tauscht Impuls und Drehimpuls mit der Luft aus. Beim schwebenden Helikopter müssen die Rotoren den Impulsaustausch mit dem Gravitationsfeld, die Gewichtskraft, kompensieren. Der nicht zu vermeidende Drehimpulsstrom, der die Energie vom Motor zum Propeller trägt wird bei der Tandem-Anordnung über den einen Rotor zu- und über den andern abgeführt. Im Hubschrauber selber erzeugt der seitwärts fliessende Drehimpulsstrom Biegung.