Vliegen verklaard

Herbert Blankesteijn

Als middelbare scholier ben ik eens de cockpit van een verkeersvliegtuig ingestapt met de volgende vraag: 'Dit vliegtuig heeft drie rijen stoelen links en twee rechts. Waarom hangt het niet scheef in de lucht?' Het enige wat de piloten gezamenlijk konden uitbrengen was: dat probleem doet zich niet voor. Nee, dat wist ik al, dat was de vraag juist. Een echt antwoord kwam er niet.

Andere vraag. Waarom kunnen vliegtuigen vliegen? De gangbare theorie zegt, dat de lucht langs de welving aan de bovenkant van een vleugel extra snel beweegt om gelijktijdig samen te komen met de lucht die langs de rechte onderkant stroomt. Dat leidt tot een drukverlaging aan de bovenkant van de vleugel (wet van Bernoulli) die de opwaartse kracht levert. Maar waarom ondervindt een vliegtuig dat ondersteboven vliegt dan geen kracht omlaag? Hoe krijgen vliegtuigjes voor 'aerobatics' (luchtacrobatiek), met vleugels met een symmetrische doorsnede, hun lift?

Nooit een goed antwoord gekregen. Blijkbaar heb ik het de verkeerde mensen gevraagd. Ik had het natuurkundige David Anderson en aeronauticus Scott Eberhardt moeten vragen. In de eerste plaats is hun verklaring voor het uitblijven van goede antwoorden, dat luchtvaart een ervaringswetenschap is, en een broeinest van compromissen. In de tweede plaats stellen zij dat de standaardverklaring niet deugt.

Ze hebben een boek geschreven, Understanding Flight, en een geïllustreerde samenvatting van hun betoog staat op internet, op www.aviation-history.com/theory/lift.htm. Een greep uit hun argumenten.

Het principe van gelijktijdige samenkomst van de stromen rond de vleugel is uit de lucht gegrepen en niet geldig. Windtunnelproeven tonen dat de lucht die de omweg bovenlangs neemt, zelfs sneller de vleugel voorbij is dan de lucht die rechtdoor langs de onderkant gaat.

Als het Bernoulli-effect alléén verantwoordelijk was voor lift, zou de vleugel van een Boeing 747 de doorsnede moeten hebben van een dromedaris, en zou een Cessna met normale vleugels 650 km per uur moeten vliegen om in de lucht te blijven.

Een vliegtuig blijft boven niet door Bernoulli, maar doordat de vleugels grote hoeveelheden lucht omlaag trekken en drukken. Dat dit gebeurt is goed te zien op foto's: vliegtuigen die dicht boven wolken vliegen, ploegen met 'schone' lucht een heuse voor in de bovenkant van het wolkendek.

Dit gebeurt bij de gangbare vleugelvorm, maar ook als deze ondersteboven staat, ook bij symmetrisch gevormde vleugels, en ook als je in plaats van een vleugel een gewone plank gebruikt. De vorm van de vleugel doet er natuurlijk wel toe, maar de meest invloedrijke variabele blijkt te zijn de hoek die de vleugel maakt met de inkomende luchtstroom. Een vliegtuig en een vlieger danken het leeuwendeel van hun lift aan hetzelfde effect.

Ik ben niet bevoegd Anderson en Eberhardt gelijk te geven. Maar zij verbeteren een verklaring die niet kon kloppen. De bewijslast ligt nu bij de Bernoulli-aanhangers.