Sind Anti-Stall-Foils möglich?

Foil-Anfänger stürzen derb, wenn der Flügel die Wasseroberfläche durchbricht. Wir haben uns Lösungsansätze aus dem Flugzeugbau angesehen.

Egal ob Wind-, Wing-, SUP- oder Surf-Foiler, wer mit einem Foil unterm Board auf dem Wasser unterwegs sein möchte, muss lernen die Flughöhe des Boards zu kontrollieren.

Wird zu tief geflogen, berührt das Board die Wasseroberfläche und bremst. Wer zu hoch fliegt riskiert heftige Stürze, denn sobald der Flügel die Wasseroberfläche durchbricht, reißt die Strömung ab. Ein Strömungsabriss führt zum schlagartigen Verlust des Auftriebs und damit auch über die Kontrolle des Foils.

Ein Blick auf den Flugzeugbau

Naturgemäß beschäftigt sich der Flugzeugbau mit ähnlichen Problemen. Abrupte und großflächige Strömungsabrisse führen in der Fliegerei regelmäßig zu tödlichen Unfällen, denn wenn der Flügel seine Aufgabe nicht mehr erledigt, ist das immer mit einem radikalen Höhenverlust verbunden. Im Flugzeugbau hat man aus diesem Grund Flügelkonfigurationen und Flügelprofile entwickelt, die einen partiellen Strömungsabriss kontrolliert nutzen, damit sich das Flugzeug automatisch wieder in eine kontrollierbare Fluglage bewegt.

Ein Beispiel dafür sind Entenflügler. Bei dieser Konfiguration sitzt ein kleiner Flügel vorne und der Hauptflügel hinten. Die kleine Tragfläche ist so profiliert, dass hier die Strömung zuerst abreißt, während der Hauptflügel noch arbeitet. Sobald der Frontflügel stallt, senkt das Flugzeug die Nase und gerät so wieder in einen flugfähigen Zustand.

Zurück zum Foiling

Abbildung (1) zeigt einen normalen Foil. Wird dieser zu hoch aus dem Wasser geführt, dann reißt die Strömung ab. Der Foil sinkt abrupt ab oder rutscht bei starkem lateralen Druck (beim Windfoilen) sogar zur Seite weg.

(2) Doppeldecker

Ein Lösungsansatz, um den kompletten Strömungsabriss durch zu hohes Fliegen des Foils zu vermeiden, ist eine Doppeldecker-Konfiguration, siehe Abbildung (2). Zum normalen Foilen benötigt diese Konstruktion den Auftrieb beider Frontflügel.

Wird ein Doppeldecker-Foil zu hoch geflogen, durchbricht zunächst der obere Frontflügel die Wasseroberfläche. Dort reißt die Strömung ab, während die beiden unteren Flügel (unterer Frontflügel und der Stabilizer hinten) noch ihre Aufgabe erledigen. Bei so einem partiellen Stall verändert sich dann das Kräfteverhältnis, vorne gibt es weniger Auftrieb und das Board neigt automatisch die Nase nach unten. Gleichzeitig rutscht der Doppeldecker durch den reduzierten Auftrieb automatisch eine Etage tiefer. Der obere Flügel taucht dann wieder ins Wasser ein und kann erneut Auftrieb generieren.

(3) Entenflügel

Das Entenflügler-Konzept kann im Foiling auch funktionieren, allerdings muss der vordere Flügel hier etwas höher gelegt werden, damit dieser die Wasseroberfläche zuerst durchbrechen kann. Der Entwurf ist nur schematisch, in der Praxis muss der Gesamtdruckpunkt beider Foilflügel unter dem Körperschwerpunkt des Surfers liegen, damit ein Pumpen des Foils möglich ist (der Hauptflügel müsste dafür auf der Fuselage eventuell etwas weiter vorne liegen).

Zum normalen Foilen benötigt diese Konstruktion den Auftrieb des Frontflügels. Wird ein Entenflügel-Foil zu hoch geflogen, durchbricht der vordere Frontflügel die Wasseroberfläche und verliert damit seinen Auftrieb. Dieser 'kleine Stall' des weniger stark tragenden Flügels lässt das Board nach vorne kippen, der Frontflügel taucht wieder ins Wasser ein und erzeugt Auftrieb.

Fazit

Beide Konzepte könnten beim Foilen einen Stall verhindern und so vor allem für Einsteiger einen schnellen Lernerfolg ermöglichen. Wir sind gespannt, ob diese und auch weitere im Flugzeugbau seit langer Zeit bekannten Konzepte in das Design zukünftiger kommerzieller Wassersport-Foils einfließen werden.

07.04.2022 © DAILY DOSE  |  Text: Christian Tillmanns  |  Fotos/Grafiken: Christian Tillmanns