Mein GA-Theorie-Lehrbuch (das Starrflügler bis einschließlich EASA PPL abdeckt) enthält einige Vorschläge zum Starten und Landen von Kleinflugzeugen kurz nach großen Flugzeugen (abgesehen davon, dass dies nach Möglichkeit vermieden wird), um das Risiko von Flügelspitzenwirbeln zu verringern. Diese Vorschläge sollen
Als ich nach dem Warum dieser Vorschläge fragte, war die Antwort, dass sich Flügelspitzenwirbel bilden, weil die Flügel Auftrieb erzeugen, und wenn die Räder des Flugzeugs auf dem Boden sind, erzeugen die Flügel keinen Auftrieb (oder erzeugen keinen), also nein Flügelspitzenwirbel bilden sich.
Während dies im Sinne einer "Faustregel" zutreffen könnte und eine gute Verallgemeinerung dieser Regeln als Gedächtnisstütze dienen könnte, möchte ich ein bisschen mehr als das. So wie ich es verstehe,
Es scheint mir, dass sich Flügelspitzenwirbel immer dann bilden sollten, wenn sich das Flugzeug (oder vielmehr seine Flügel) relativ zur umgebenden Luft bewegt; sei es, weil das Flugzeug stillsteht und Wind weht, oder weil es keine Umgebungsluftbewegung gibt und sich das Flugzeug bewegt, oder eine Kombination aus beidem. Es scheint mir auch, dass die Stärke der Wirbel in gewisser Weise proportional zur erzeugten Auftriebsmenge sein sollte.
Folglich scheint es mir, dass sich Flügelspitzenwirbel an jedem Punkt während des Start- oder Landerollens (sowie des Rollens und anderer Bewegungen am Boden), an dem sich das Flugzeug relativ zur umgebenden Luft bewegt, bilden und an Stärke zunehmen sollten mit ( aber nicht notwendigerweise linear mit) der angezeigten Fluggeschwindigkeit des Flugzeugs.
Es scheint seltsam, dass die in der Nähe der Flügelspitzen strömende Luft irgendwie etwas über die Position der Räder des Flugzeugs in Bezug auf den Boden "wissen" würde, ganz zu schweigen von der eines bestimmten Rads (wie des Bugrads).
All dies nur als Einleitung zu meiner Frage: Übersehe ich etwas, oder ist dies ein Fall, in dem das Lehrbuch (und der Lehrer) den einfachen Fall darstellen, um die Schüler nicht zu überfordern?
Du liegst absolut richtig. Die Wirbel bilden sich immer dann, wenn die Flügel Auftrieb erzeugen. Auch wenn der Auftrieb nicht ausreicht, um das Flugzeug fliegen zu lassen.
Natürlich ist es notwendig, eine Strömung über den Flügel zu haben, und bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten (wie beim Rollen) ist der Wirbel wahrscheinlich sehr klein.
Aber
es scheint, dass Ihr Lehrbuch versucht, einen sicheren Weg zu finden, um die Wirbel früherer Flugzeuge zu vermeiden. Und da die Stärke des Wirbels mit dem Auftrieb zusammenhängt, der mit der Fluggeschwindigkeit und dem Anstellwinkel zusammenhängt, ist diese Faustregel ziemlich praktisch. Zumal das Landen ein sehr transienter Prozess ist, der sehr wahrscheinlich zu einer signifikanten Verringerung der Wirbelstärke führt.
Sie haben Recht, aber Ihr Lehrbuch ist richtiger. Hier ist der Grund:
Ihre Argumentation ist, dass der Auftrieb eine Funktion der Fluggeschwindigkeit ist, was wahr ist. Der Auftrieb ist jedoch auch eine Funktion des Anstellwinkels . Deshalb heben große Flugzeuge so ab, wie sie es tun: Sie beschleunigen am Boden mit einer sehr kleinen AoA, also wenig Auftrieb. Da der Auftrieb mit dem Luftwiderstand zunimmt, wird der Luftwiderstand durch Beschleunigen bei Erzeugung eines minimalen Auftriebs verringert, und die Beschleunigung auf Startgeschwindigkeit kann auf einer kürzeren Landebahnlänge erreicht werden. Durch Aufrichten im richtigen Moment wird der Auftrieb dramatisch erhöht und das Abheben erreicht.
Bei der Landung ist es umgekehrt. Der Zweck des Rollouts bei der Landung besteht darin, die kinetische Energie des Flugzeugs in den Bremsen zu absorbieren. Wenn die Flügel Auftrieb erzeugen, verringert sich die Reibung zwischen den Reifen und dem Boden, was überhaupt nicht gut ist. Daher wird der Auftrieb so schnell wie möglich während des Ausrollens der Landung abgelassen.
Es sei darauf hingewiesen, dass eine Technik zum Erzielen eines kurzen Feldstarts in einem Leichtflugzeug darin besteht, ohne Klappen zu beschleunigen. Dann, wenn die Startgeschwindigkeit erreicht ist, bringen Sie schnell eine Klappenstufe an und das Flugzeug hebt vom Boden ab. Diese Technik wird neuen Piloten normalerweise nicht beigebracht, da sie eine geschickte Koordination erfordert, aber sie zeigt, dass der Auftrieb am Punkt des Abhebens plötzlich erhöht wird.
Anders ausgedrückt: Wenn sich die Räder am Boden befinden, ist der erzeugte Auftrieb gering und liegt normalerweise innerhalb der Toleranzen eines Leichtflugzeugs. Aber Sie haben Recht, wenn Sie sagen, dass der Auftrieb immer noch erzeugt wird, solange es eine Relativbewegung zwischen dem Flügel und der Luft gibt.
Wenn das Flugzeug auf dem Boden steht, stützen es die Räder. Wenn es in der Luft ist, erzeugen die Flügel die zum Anheben notwendige Aufwärtskraft. Beim Start gibt es also einen plötzlichen Übergang von Rädern zu Flügeln in der Hubfunktion.
Jedes Tragflächenprofil erzeugt einen gewissen Auftrieb, solange Umgebungsluftbewegung um es herum vorhanden ist.
Das hängt vom Anstellwinkel ab:
Eisenvögel in einer Flugzeugfabrik, die ihre Ermüdungszyklen durchlaufen, simulieren den Startzyklus, indem sie den Flügel während des Rollens nach oben / unten bewegen (vom Anstoßen auf der Rollbahn), dann während des Startlaufs verstärkt sich das Anstoßen, dann an der Startnase - Aufwärtsbewegung biegen sich die Flügel dramatisch nach oben - man kann sie stöhnen und knarren hören, während sie sich biegen.
"Auftrieb" (im Gegensatz zum positiven vertikalen Nettoauftrieb, der bei der Landung sowieso nicht erzeugt wird, da das Flugzeug absteigt) wird nicht plötzlich erzeugt, wenn eines oder mehrere der Räder des Flugzeugs vom Boden getrennt werden.
Streng genommen wird von den Flügeln eine gewisse Abwärtskraft erzeugt, aber der Übergang von den Rädern zu den Flügeln ist so dramatisch, dass wir für praktische Zwecke tatsächlich sagen können, dass Flügelspitzenwirbel nur signifikant sind, wenn die Räder vom Boden abgehoben sind.
Orbit