Warum haben Flügel bei Verkehrsflugzeugen hohe Streckungsverhältnisse?

Bei der Boeing 777x haben sie die Flügelspannweite groß gemacht, um die Fläche und damit den Auftrieb zu vergrößern. Warum ändern sie nicht das Seitenverhältnis, sodass die Flügel nicht so lang sein müssen, aber die gleiche Fläche und damit den Auftrieb beibehalten? dadurch wäre das scharnier nicht mehr nötig und damit weniger komplex. Würde dies nicht auch bedeuten, dass die Flügel weniger Hebel sind, also weniger Kraft, sodass ihre Verbindung zum Flugzeug leichter (proportional weniger stark) sein könnte? Um es klar zu sagen, ich spreche nicht von einem Blende-Wing-Körper. Der Flügel wäre nicht dicker als normal. Gibt es dafür einen Namen?

Antworten (1)

Aerodynamisch möchten Sie, dass das Seitenverhältnis so hoch wie möglich ist (für eine bestimmte Flügelfläche). Sie möchten eine unendliche Spannweite, da dies zu keinem induzierten Luftwiderstand führt. Aber das ist auf Flughäfen nicht sehr praktisch und ein bisschen schwer.

Strukturell möchten Sie kurze Stummelflügel, da sie ein sehr geringes Biegemoment haben. Tatsächlich möchten Sie strukturell eine Spannweite von Null. Aber das ist zur Startzeit nicht sehr praktisch.

Wie immer impliziert die aerodynamische Erwünschtheit strukturelle Einwände und umgekehrt. Die Aerodynamiker müssen sich mit den Strukturingenieuren einigen: Es muss eine Balance gefunden werden. Möglichst große Spannweite, möglichst dickes Profil, möglichst leichtes Material. Eine große Spannweite ist also wünschenswert und wird nur durch strukturelle Einschränkungen begrenzt: Wie Sie sagen, wird das erhöhte Gewicht der längeren Spannweite ab einem bestimmten Punkt alle aerodynamischen Vorteile ausgleichen.

Bei Aluminium wurde das Optimum im Laufe einiger Jahrzehnte erreicht. Aber jetzt gibt es ein neues Material mit einem besseren Festigkeits-/Gewichtsverhältnis: Kohlefaserverbundwerkstoffe. Kohlenstoff ist viel stärker als Aluminium und ist in eine Harzmatrix eingewebt, wobei die meisten Drähte in Richtung der höchsten Belastung verlaufen. Mit Kohlefaser lässt sich sogar die Richtung der Materialstärke optimieren. Und die B787 und A350 haben noch höhere Seitenverhältnisse als die B777.