Flügel vs. Wand-zu-Wand-Flügel, Gesamtwiderstandsvergleich bei gleicher AoA?

Ich stimme Ihrer Schlussfolgerung zu, dass der Wand-zu-Wand-Flügel bei gleichem Anstellwinkel mehr Luftwiderstand hat als ein frei fliegender Flügel.

Aber was ist der Sinn dieses Vergleichs?

Menschen bauen Flügel, um Auftrieb zu erzeugen. Diese Flügel können sich an Flugzeugen befinden, aber auch an Hubschraubern, Propellern, Flossenkielen von Booten oder den Schaufeln von Turbomaschinen. Ihr Zweck ist in allen Fällen, Auftrieb zu erzeugen. Nicht ziehen. Drag ist ein akzeptierter Preis für diese Lift-Kreation, aber nicht ihr Zweck.

Es ist also sinnlos, nach einem Widerstandsvergleich zu fragen, wenn man gleichzeitig den Auftrieb außer Acht lässt. Dies ist vergleichbar mit der Frage, ob ein Flügel, der sich nicht bewegt, keinen Luftwiderstand erzeugt.

Sie teilen uns nicht einmal die Spannweite dieser hypothetischen Flügel mit. Befinden sie sich im selben Windkanal, sodass der Freiflugkanal weniger Seitenverhältnis, Spannweite und Oberfläche hat? Oder ist es derselbe Flügel, bei dem der Windkanal entfernt wurde?

Hören Sie also bitte auf, immer wieder dieselbe sinnlose und unzureichend spezifizierte Frage zu wiederholen. Sie erhalten keine verwertbaren Erkenntnisse, da die Antworten nicht hilfreich sein können.

Sie betrachten das Problem nicht aus der richtigen Perspektive ... Ihre Schlussfolgerung ist die gleiche wie die Aussage, dass ein Ferrari beim Bergabfahren weniger Kraftstoff verbraucht als ein Toyota Prius beim Bergauffahren.

Im wirklichen Leben müssen Sie den Auftrieb konstant und gleich der Gravitationskraft halten, um das Flugzeug in der Luft zu halten. Um eine intuitive Antwort zu erhalten, sollte Ihr Experiment daher den Auftrieb konstant halten. Und in diesem Zustand werden Sie sehen, dass der Luftwiderstand für Flügel mit offenen Spitzen zunimmt.

Die Physik dahinter ist folgende. Der wandbegrenzte Flügel sowie der Infinity-Flügel haben das gleiche Funktionsprinzip, die Umströmung ist zweidimensional, die Freistromströmung steht senkrecht zum Flügel und somit ist die Geschwindigkeit in der Auftriebsgleichung gleich der Freistromgeschwindigkeit. In den offenen Spitzen oder Flügeln endlicher Länge wird die Strömung dreidimensional. Da es an der Spitze keine Begrenzung gibt, kann die Hochdruckluft von der Unterseite um die Ecke zur Oberseite des Flügels strömen. Dadurch entsteht eine laterale Geschwindigkeit, die auf der unteren (Druck-)Seite nach außen (zur Spitze) und auf der oberen (Succion-)Seite nach innen (zum Rumpf) geht. Dieser Effekt ist in dem zurückbleibenden Wirbelnachlauf zu sehen. Dies hat zwei Auswirkungen. Es gibt der Strömung einen seitlichen Impuls, der Energieverlust ist, und erhöht somit den Luftwiderstand, verringert aber auch die vom Strömungsprofil gesehene Relativgeschwindigkeit und verringert somit den Auftrieb. Um den Auftrieb konstant zu halten, müssen Sie den AOA erhöhen und daher wird der Luftwiderstand weiter zunehmen.

Zusammenfassend ist ein Flügel mit offener Spitze / endlicher Länge weniger effizient, da das Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand, auch als Gleitverhältnis bekannt, kleiner ist. Um den Auftrieb konstant zu halten, müssen Sie mehr Luftwiderstand erzeugen.

Ihre Schlussfolgerung, dass der endplattierte Flügel für einen bestimmten AoA mehr Luftwiderstand hat, ist richtig. Das ist wirklich die Antwort. Sie können hier aufhören zu lesen. Aber:

Im wirklichen Leben, wenn Sie die Folie in einem Flügel verwenden, können Sie nicht die gleiche AoA beibehalten. Während sich der Luftwiderstand bei gleicher AoA verringert, verringert sich der Auftrieb noch stärker, wie aus Ihrem Diagramm deutlich hervorgeht. Und das ist für ein echtes Flugzeug nicht akzeptabel. Sie werden daher einen höheren Anstellwinkel wünschen, um genügend Auftrieb zu erhalten. Und dieser höhere Anstellwinkel erzeugt mehr Luftwiderstand.