Kann ein Überschallflugzeug Winglets haben?

Dies wurde (und kann daher getan werden) und es gibt auch einige aktuelle Forschungen dazu. Die XB-70 Valkyrie hatte absenkbare Flügelspitzen, die die Stabilität bei hohen Mach-Geschwindigkeiten erhöhten und es dem Flugzeug ermöglichten, auf seiner eigenen Schockwelle zu reiten . Es wirkte sich auch auf den Trimmwiderstand aus,

Die neu positionierten Flügelspitzen reduzierten auch den Bereich hinter dem Schwerpunkt des Flugzeugs, was den Trimmwiderstand verringerte. Die nach unten gebogenen Außenplatten boten auch mehr vertikale Oberfläche, um die Richtungsstabilität bei hohen Machzahlen zu verbessern.

Sie können sich diese Podcast-Episode ansehen , die einige der Leute bei der NASA interviewt, die verschiedene Forschungsprojekte durchführen, darunter Steuersysteme für Flügelspitzen und andere interessante Anwendungen in diesem Bereich.

Vielleicht finden Sie einige Informationen in diesem Buch über die Theorie der Überschallflügel .

Dieser Thread (und Sie wissen, wie genau das Internet ist) enthält einige interessante Punkte zu diesem Thema.

Auf diesem Gebiet wurden Forschungen durchgeführt, zum Beispiel die Computer-Fluid-Dynamics-Tests, die die NASA an stark gepfeilten Flügeln in Überschallströmung durchführte . Sie kamen zu dem Schluss, dass Winglets positive Auswirkungen auf den Auftrieb/Widerstand haben können, dies jedoch natürlich stark von der Flügelform und dem Flügelprofil abhängt. Aus dem Bericht:

• Winglets können in Überschallströmung so konstruiert und ausgerichtet werden, dass relativ zu einem Flügel mit gleicher projizierter Spannweite nur eine geringe oder keine Leistungseinbuße entsteht.
• Eine Änderung der Winglet-Länge, des Sweep und des Sturzes ist möglicherweise nicht so kritisch wie der Zehenwinkel oder die Ausrichtung des Winglets relativ zum Flügel.
• Es wurde festgestellt, dass Winglets mit negativer Dieder und Vorspur typischerweise ähnliche Winglets mit positiver Dieder übertreffen.

Eine der untersuchten Konfigurationen ist unten: NACA 1402-Basisflügel mit 65-Grad-Vorderkante und dem besten gefundenen Winglet. Eine der ausgesprochenen Empfehlungen besteht darin, die doppelte Verwendung von Winglets weiter zu erforschen, wenn sie für die Giersteuerung bei Überschallgeschwindigkeit nützlich sind.

Das geplante europäische Raumflugzeug Hermes hatte tatsächlich Winglets. Diese wurden zur Widerstandsreduzierung in der Landephase benötigt. Sie halfen also nicht mit Überschall-, sondern mit Unterschallgeschwindigkeit.

Ohne die Winglets wäre die Energie während der Rotation zu schnell abgebaut, sodass der Sinkflug in Simulationen nicht gestoppt werden konnte. Das Raumflugzeug ohne Winglets war im Wesentlichen unmöglich zu landen. Erst durch Anheben des Unterschall-L/D über 5 mit Hilfe der nach außen geneigten Winglets führte die Simulation zu sanften Landungen.

Künstlerische Darstellung des Hermes-Raumflugzeugs ( Bildquelle )

Selbst wenn sie es könnten, wären sie praktisch? Viele Kampfflugzeuge verwenden die Flügelspitzen, um Kurzstreckenraketen oder andere leichte Vorräte zu tragen. Du würdest diese Hardpoints verlieren. Außerdem würden Sie den Flügel komplexer machen, insbesondere wenn Sie sich auf die Stabilität verlassen, wodurch das Flugzeug anfälliger wird.

Außerdem habe ich die Berechnungen nicht durchgeführt, aber viele Kampfflugzeuge haben Flügel mit einer großen Verjüngung. Winglets sind bei einem solchen Flügeldesign möglicherweise nur geringfügig effektiv.

Es gibt 3 Arten von Drag:

1. Reibungswiderstand
2. Induzierter Widerstand
3. Wellenwiderstand

Bei Flügen mit niedriger Geschwindigkeit sind die ersten beiden für den erzeugten Gesamtwiderstand verantwortlich. Der Wellenwiderstand wird normalerweise vernachlässigt, da er im Vergleich zu anderen sehr gering ist. Winglets sind vorgesehen, um den induzierten Luftwiderstand zu reduzieren.

Im Falle der Überschallflugzeuge erzeugt der Wellenwiderstand den größten Teil des Gesamtwiderstands, da die Stoßwelle einen enormen Luftwiderstand erzeugt. Reibungswiderstand und Wellenwiderstand sind proportional zur Geschwindigkeit , und der induzierte Widerstand ist umgekehrt proportional zur Fluggeschwindigkeit. Beim Überschallflug wird der induzierte Widerstand aufgrund der Geschwindigkeit sehr gering sein, so dass er immer vernachlässigt wird.

Also ja, Winglets sind bei einem Überschallflugzeug möglich, aber eher Deko als sinnvoll. Und die meisten Überschallflugzeuge sind militärische Kampfflugzeuge, und die Treibstoffeffizienz beim Militär hat keine Priorität

Diese Antwort stammt übrigens aus einer Quora -Frage, die mit einer schnellen Google-Suche gefunden wurde.

Die nordamerikanische XB-70 Valkyrie war ein Mach-3-Bomber mit Winglets mit variabler Geometrie. Ihr Zweck war insofern höchst ungewöhnlich, als sie sich vertikal nach unten drehten, um den Luftwiderstand während der Überschallkreuzfahrt zu verringern, und in die horizontale Position zurückkehrten, um die Flügelfläche für Start und Landung zu vergrößern.

Der Flügel der Walküre war ein wellenreitendes Delta. Die Motoreinlässe bildeten einen zentralen Unterflügelkörper, der eine starke Stoßwelle erzeugte. Die Flügelvorderkante war so abgewinkelt, dass bei Reisegeschwindigkeit die Stoßfront direkt dahinter am Flügel entlang auslief. Der gesamte Flügel dahinter wurde einer Erhöhung des Luftdrucks ausgesetzt, was einen erheblichen zusätzlichen Auftrieb erzeugte und das Auftriebs-/Widerstandsverhältnis des Flügels verbesserte. Als der Stoß auf die nach unten gerichteten Winglets traf, wurde er unter der Rückseite des Flügels zurückgeworfen, was noch mehr Auftrieb erzeugte und die Reiseeffizienz noch weiter verbesserte.

Zudem sorgten die Winglets genau dann für zusätzliche Richtungsstabilität, wenn diese benötigt wird, da diese normalerweise bei hohen Geschwindigkeiten nachlässt.