Verursachen Flügelspitzenwirbel eine Abnahme der Auftriebskomponente der aerodynamischen Kraft, und müssen Flugzeuge mehr AoA ziehen, um dies auszugleichen?

Was Sie über Flügelspitzenwirbel wissen, ist überall im Internet zu finden, aber es ist nicht wirklich wahr. Es ist, als würde man sagen, dass nasse Straßen Regen verursachen.

Ihre Art, Dinge zu erklären, verwechselt Ursache und Wirkung. Der Wirbel ist die Wirkung, aber nicht die Ursache der widerstandserzeugenden Strömung. Und übrigens eine auftriebserzeugende Strömung. Aber niemand behauptet, dass der Spitzenwirbel die Quelle des Auftriebs ist, was ebenso falsch ist und genau dieselbe Logik verwendet.

Flügelspitzenwirbel sind nur die Spitze einer vollständigen Wirbelschicht , die den Flügel verlässt. Dieses Wirbelblatt ist die Folge der vom Flügel nach unten beschleunigten Luft. Anstatt mich noch einmal zu wiederholen, gestatten Sie mir bitte, Sie auf die vielen anderen Antworten hinzuweisen, die erklären, was vor sich geht:

• Diese Antwort erklärt im Detail, wie Auftrieb erzeugt wird und wie die Abwärtsbeschleunigung der Luft erreicht wird.
• Diese Antwort geht in die Bildung des Nachlaufs und der Flügelspitzenwirbel ein.
• Diese Antwort zeigt, warum mehr Spannweite den induzierten Widerstand verringert. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Flügelenden nach oben, unten oder gerade verlaufen: Eine größere Flügelspannweite verringert den induzierten Widerstand.

Sie werden feststellen, dass Ihr Bild eines nach hinten geneigten Auftriebsvektors korrekt ist, und tatsächlich wird ein schmalerer Flügel eine größere Neigung erfahren. Um den gleichen Auftrieb zu erreichen, benötigt ein schmalerer Flügel außerdem einen größeren Anstellwinkel und erzeugt mehr induzierten Widerstand. Auch hier haben Sie Recht, aber statt eines immer größer werdenden Schneeballeffekts wächst der Luftwiderstand nur mit dem Quadrat des Auftriebs, wenn der Anstellwinkel vergrößert wird.

Im Idealfall hätten alle Flugzeuge eine unendliche Spannweite. Aber das würde das Flügelgewicht stark in die Höhe treiben, also geben sich die Konstrukteure mit einem Kompromiss zufrieden, bei dem der Flügel den geringsten Luftwiderstand für einen gegebenen Nettoauftrieb erzeugt (Gesamtauftrieb minus Auftrieb, der zum Tragen des Flügels benötigt wird).

Nun zu den Fragen in den Kommentaren:

Der Sinn eines Flügels mit höherem AR-Verhältnis besteht also nicht darin, Wirbel zu reduzieren ... Es geht einfach darum, die erforderliche AoA zu reduzieren, die benötigt wird?

Der Sinn eines höheren AR (genauer: mehr Spannweite pro Auftrieb) besteht darin, mehr Luft in die Auftriebserzeugung einzubeziehen. Dadurch verringert sich die Stärke des gebundenen Wirbels, es geht also indirekt um Wirbelreduzierung. Die AoA-Reduzierung ist hier kein Thema - in einer reibungsfreien 2D-Strömung erzeugt ein Strömungsprofil keinen Luftwiderstand, unabhängig von der AoA. Was einen Luftwiderstand erzeugt, ist das Wirbelströmungsfeld, wenn die Spannweite begrenzt ist.

Die Verringerung der Wirbel ist einfach, wie wir sehen, dass es per se funktioniert?

Ja, eine reduzierte gebundene Wirbelstärke führt zu einer reduzierten Wirbelschleppenstärke.

warum kümmern sich [designer] auch um den akkord?

Erlauben Sie mir, Sie dazu auf diese Antwort zu verweisen , und vielleicht auch auf diese .

Ist es richtig zu sagen, dass wir die Energie messen können, die ein Flugzeug aufgrund des induzierten Luftwiderstands verliert, indem wir die Energie in den Wirbeln messen?

Ja. Die Messung der Wirbelstärke ist jedoch schwieriger als die Messung des Abwindwinkels über der Spannweite, was zum gleichen Ergebnis führt. Bei viskosen Verlusten ist dies in der Tat eine praktische Methode zur Messung des Luftwiderstands mithilfe eines Nachlaufrechens ( weitere Informationen finden Sie in den Antworten auf diese Frage ).