Zusammenhang zwischen Auftrieb, Vortrieb und Luftwiderstand
Um sich vorwärts zu bewegen, muss das Flugzeug mittels des Antriebs Vortrieb erzeugen, um den Widerstand, der die freie Vorwärtsbewegung hemmt, zu überwinden. Der Luftwiderstand eines Flugzeuges ist zum einen vom Formwiderstand, auch parasitärer Widerstand genannt, bedingt durch die Reibung der Luft am Körper des Flugzeuges und zum anderen vom Auftrieb abhängig. Der vom Auftrieb Fa abhängige, „induzierte” Teil des Luftwiderstands wird induzierter Widerstand genannt. Während sich die parasitäre Widerstandsleistung mit zunehmender Fluggeschwindigkeit in 3. Potenz der Geschwindigkeit vergrößert, verringert sich die induzierte Widerstandsleistung umgekehrt proportional. Der resultierende Gesamtwiderstand führt während des Fluges zu einem Energieverlust, der durch Energiezufuhr (Treibstoff, Sonnen- oder Windenergie) ausgeglichen werden muss, um den Flug fortzusetzen. Ist die zugeführte Energie größer als der Gesamtwiderstand, wird das Flugzeug beschleunigt. Diese Beschleunigung kann auch in Höhengewinn umgesetzt werden (Energieerhaltungssatz).
Maßgeblich für die aerodynamische Qualität eines Flugzeugs ist sowohl ein günstiger Widerstandsbeiwert (cw-Wert) wie beim Kraftfahrzeug, wie auch das Verhältnis vom Widerstandsbeiwert cw zum Auftriebsbeiwert ca, die Gleitzahl E.
Den Zusammenhang zwischen dem Widerstandsbeiwert und dem Auftriebsbeiwert eines bestimmten Flügelprofils und damit dessen aerodynamische Charakteristik nennt man die Profilpolare, dargestellt im Polardiagramm nach Otto Lilienthal.
Daraus ergibt sich die Auftriebsformel
sowie die Widerstandsformel
wobei ca und cw für die Beiwerte von Auftrieb und Widerstand, q für Staudruck (abhängig von Geschwindigkeit und Luftdichte) und A für die Bezugsfläche steht.
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