Aerodynamische Grundlagen

Artikel von Robert Pecnik, übersetzt von Susanne

Fliegt eine Wingsuit oder ist sie einfach ein aerodynamischer Widerstand, der die Sinkgeschwindigkeit verlangsamt? Nun, die Wingsuit fliegt tatsächlich, da ihre verfügbare Fläche nicht groß genug ist, um eine so niedrige Sinkgeschwindigkeite und eine so flache Flugbahn zu bewirken. Aber die einzige Kraft, die die Wingsuit in der Luft antreibt, ist die Schwerkraft. Die Wingsuit versucht, den von der Schwerkraft verursachten vertikalen Freifall in einen möglichst horizontalen Flug umzuwandeln. Das gleiche Prinzip gilt für Segelflugzeuge, Drachen und auch Flächenfallschirme, mit denen jeder vertraut ist. Die Wingsuit fliegt, weil sie eine TRAGFLÄCHE IST, genauso wie ein Flugzeugflügel, Flächenfallschirm oder Space Shuttle (tatsächlich ist die Wingsuit aufgrund ihrer grundlegenden Form und ihrer Flugeigenschaften eher mit einem Space Shuttle als mit anderen Flugobjekten vergleichbar).

Die Wingsuit erzeugt, wie jede andere Tragfläche, AUFTRIEB und WIDERSTAND. Je besser das Verhältnis zwischen Auftrieb und Widerstand ist, desto besser ist der Flugkörper. Für jede einzelne aerodynamische Form ändert sich dieses Verhältnis zwischen Auftrieb und Widerstand mit der Geschwindigkeit. Es gibt eine Geschwindigkeit, bei der dieses Verhältnis optimal ist, und diese Geschwindigkeit ist normalerweise 30-40% höher als die Stallgeschwindigkeit (Frage einen Segelflieger nach Minimalgeschwindigkeit und Geschwindigkeit für bestes Gleiten, und in 90% der Fälle wird die Antwort 55-65 km/h Minimum und 80-90 km/h für bestes Gleiten sein). Beim Fliegen mit der optimalen Gleitgeschwindigkeit wird der Flugkörper die größte Strecke für die nutzbare Höhe zurücklegen. Beim Fliegen unter oder über dieser Geschwindigkeit wird der Flugkörper weniger Strecke für die jeweilige Höhe zurücklegen. Jeder Flugkörper hat seine Minimalgeschwindigkeit, bei der er gerade noch genug Auftrieb zum Fliegen erzeugt. Unter dieser Geschwindigkeit verliert er Auftrieb und stallt (Flächenfallschirme werden in dieser Situation auch stallen und Auftrieb verlieren. Die Vorwärtsgeschwindigkeit ist in diesem Fall nahezu null, während sich die Sinkgeschwindigkeit mehr als verdoppeln wird). Das selbe gilt für die Wingsuit. Sie braucht Geschwindigkeit zum Fliegen. Aber es stellt sich die Frage, was bei Wingsuits die optimale Geschwindigkeit für bestes Gleiten ist. Dies ist eine sehr komplexe Frage, da die Wingsuit kein starrer Flügel ist. Jeder Flieger fliegt anders, indem er eine etwas andere Arm-, Bein- oder Körperposition benutzt. Das bedeutet, dass jeder Flieger eine andere Tragfläche ist. Nimm dazu noch unterschiedliches Gewicht und Größe der Piloten und verschiedene Länge von Armen und Beinen, und die Angelegenheit wird sogar noch komplizierter.

Darum ist es auch sehr schwierig, die Minimalgeschwindigkeit für Wingsuits zu messen. Aber es gibt eine generelle Regel für alle Flugkörper. Das Verhältnis zwischen Flügelfläche und Gewicht des Flugkörpers bezeichnet man als Wingload. Die meisten Fallschirmspringer sind mit diesem Ausdruck in Verbindung mit ihrem Kappen vertraut. Je höher der Wingload ist, desto schneller fliegt die Kappe, aber sie hat auch eine höhere Stallgeschwindigkeit. Heutzutage werden Fallschirmkappen mit einem Wingload zwischen 0,5 und 3,0 lbs pro squarefoot benutzt. Flugdrachen haben einen Wingload um die 1,2-1,5 lbs/sqft, und ihre minimale Fluggeschwindigkeit ist etwa 35 km/h (22 mph). Cessna Flugzeuge haben üblicherweise einen Wingload von 20 lbs/sqft, und ihre minimale Fluggeschwindigkeit ist 80-90 km/h (50-55 mph). Ein Space Shuttle, mit seiner kurzen Spannweite und seinem extrem hohen Wingload, landet bei mehr als 350 km/h (220 mph!!!).

Für eine durchschnittliche Personengröße hat die Wingsuit eine Flügelfläche von 15-16 sqft, und das Gewicht ist 170-190 lbs. Das ergibt einen Wingload von 10,5-12,5 lbs/sqft, zehnmal höher als Flächenfallschirme. Etwas einfache Mathematik sagt uns, dass für einen zehnmal höheren Wingload die Minimalgeschwindigkeit etwa dreimal so hoch ist. Dies stimmt mit Messungen von Wingsuit Flügen überein, wo der beste Gleitwinkel bei Geschwindigkeiten von 130 km/h (75 mph) erreicht wurde. Bei dieser Fluggeschwindigkeit war die Sinkgeschwindigkeit 40-50 km/h, was einen Gleitwinkel zwischen 2 und 2,5 ergibt. Man kann niedrigere Sinkgeschwindigkeiten erreichen, aber das wird eine deutlich niedrigere Horizontalgeschwindigkeit und einen schlechten Gleitwinkel zur Folge haben.

Hinsichtlich dem Versuch, eine Wingsuit zu landen, wird eine viel größere Flügelfläche benötigt, um mehr Auftrieb zu erzeugen und die Minimalgeschwindigkeit zu reduzieren. Aber der menschliche Körper hat eine fest definierte Form, die sich überhaupt nicht zum Fliegen eignet, und wir werden mindestens ein paar millionen Jahre der Evolution brauchen, um ihn in eine zweckmäßigere Form zum Wingsuit Fliegen zu bringen. Das bedeutet, dass das Wingsuit Potenzial für mehr Auftrieb von der menschlichen unpassenden Körperform und der verfügbaren Stärke begrenzt ist. Die einzige Möglichkeit für mehr Auftrieb wäre eine Art starrer Flügel, aber das gibt es schon. Man nennt es Flugzeug.