Warum erzeugen Vorderkantenklappen (Leading Edge Flaps, LEFs) bei niedrigen Geschwindigkeiten einen Auftrieb, während sie bei höheren Geschwindigkeiten abwärts sinken?

Vorderkantenklappen, auch Vorflügel genannt, erzeugen keinen wirklichen Auftrieb. Die Auswirkung auf den Auftriebskoeffizienten ist gering (weniger als 10 % im Allgemeinen), aber sie tragen dazu bei, den Stall-Anstellwinkel zu vergrößern. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Klappen Auftrieb erzeugen, indem sie die Oberfläche und die Profilwölbung vergrößern, während Vorflügel den Stall verschieben und einen höheren AOA ermöglichen, indem sie den Druckabfall um die Vorderkante reduzieren. Dies erhöht den theoretischen maximalen Auftrieb durch Erhöhen des Stall-AOA, ändert aber nicht viel am Auftriebskoeffizienten.

Vorflügel sind so konzipiert, dass sie bei hohem AOA arbeiten, bei höherer Geschwindigkeit ist Ihr AOA sehr klein, der Vorflügel funktioniert daher nicht richtig, stört die Strömung auf der Sogseite des Windes und verringert den tatsächlichen AOA, wodurch der Auftrieb dieses bestimmten Flügels verringert wird bei gleichzeitiger Erhöhung des Luftwiderstands.

Diese Seite enthält einige Informationen darüber, was die Vorder- und Hinterkanten des F-16 während des Flugs tun - symmetrisch. Wir können sehen, dass der Flügel bei hohen Geschwindigkeiten gerade ist: Er hat einen niedrigen Anstellwinkel, und bei hoher Geschwindigkeit muss der Luftwiderstand gering sein.

Wenn die AoA hoch ist, müssen die Vorflügel ausgelenkt werden, während bei niedrigen Geschwindigkeiten auch die Klappen ausgelenkt werden. Die Approach-Konfiguration funktioniert wie ein dünner Flügel mit hoher Wölbung.

Der einzige Grund, der mir einfällt, ist der Anstellwinkel. Bei niedriger Geschwindigkeit ist der Anstellwinkel höher, sodass selbst der nach unten hängende Abschnitt mit einem positiven AoA endet und Auftrieb erzeugt. Bei hoher Geschwindigkeit ist es niedriger, was dazu führt, dass der nach unten hängende Abschnitt eine negative AoA hat und somit einen negativen Auftrieb erzeugt.

Nun, warum haben wir dieses Gerät dann überhaupt? (Zumindest teilweise) Weil eine allmähliche Krümmung anstelle einer flachen Platte zu weniger Luftwiderstand und einem sichereren Stallverhalten führt .

Wenn die Vorderkantenklappen (Vorflügel) nach unten gehen, verringern sie den effektiven Anstellwinkel, ermöglichen jedoch eine stärkere Vergrößerung, indem sie die Nase nach oben stellen. So

• Wenn es symmetrisch nach unten eingesetzt wird, kann das Flugzeug langsamer fliegen, indem es den Anstellwinkel erhöht und eine höhere Fluglage der Nase annimmt, als es sonst für die gleiche Flugbahn aufrechterhalten könnte.
• Bei asymmetrischem Einsatz bedeutet die Abnahme des effektiven Anstellwinkels auf der Seite, auf der er unten ist, dass der Gesamtauftrieb dort abnimmt – obwohl die Zunahme des Sturzes den Auftriebskoeffizienten etwas erhöht, sodass die Abnahme geringer ist, als wenn der gesamte Flügel gedreht würde – und steigt auf der Seite, wo es oben ist – obwohl der negative Sturz den Auftriebsbeiwert wieder etwas reduziert. Das bedeutet, dass es nicht so effizient ist wie die Verwendung der Hinterkantenvorrichtungen (Querruder), bei denen die Änderung des Sturzes in die gleiche Richtung wirkt wie die Änderung des effektiven Anstellwinkels.

Die LEFs (Vorderkanten vor den Flügeln) gehen symmetrisch nach unten, es ist ein Asymmetrie-Bremssystem eingebaut, um diese asymmetrische Auslenkung sofort zu verhindern, wenn mehr als ein paar Grad (5 Grad) Unterschied festgestellt werden. Klappen oder Flaperons von der Hinterkante der Flügel machen das und einige Jets haben Stabilisatoren, die sich wie Scheren bewegen, um dies zu tun. Bei langsamerer Geschwindigkeit ist der Anstellwinkel enorm und sorgt für Auftrieb. Bei hoher Geschwindigkeit ist der Anstellwinkel klein und LEFs in der unteren Position erzeugen mehr Luftwiderstand als normale Werte, da der Luftstrom tangential ist und nicht mit dem Ablenkwinkel der Vorderkante übereinstimmt.