Warum steigt das effektive Alpha/CL an der Flügelspitze des Pfeilflügels?

Wenn das jemand intuitiv erklären könnte, wäre ich sehr dankbar. Darauf habe ich keine eindeutige Antwort finden können. Ich verstehe, dass die Zunahme der effektiven AoA / CL und die Strömung in Spannweitenrichtung und die daraus resultierende verdickte Grenzschicht an der Spitze für den Spitzenstillstand verantwortlich sind (wenn dies im Flügeldesign nicht korrigiert wird), aber ich kann mir den Grund nicht vorstellen warum die effektive AoA und CL steigen in erster Linie. Auf einem rechteckigen Flügel nehmen sie wegen des von den Wirbeln verursachten Aufwinds ab, warum hat es also nicht die gleiche Wirkung auf einen gepfeilten Flügel? Die meisten Erklärungen, die ich hier gefunden habe, richten sich an Aerodynamiker und nicht an den durchschnittlichen Joe-Piloten wie mich, und die Erklärungen in den meisten Pilotressourcen sind zu einfach, wenn überhaupt eine Erklärung.

Das Buch „Handling the Big Jets“ von DP Davies sagt: „Zu viel Sweep erzeugt eine schlechte Oszillationsstabilität und eine Tendenz, dass die Spitze stehen bleibt, was zu einer Tonhöhenerhöhung führt“ und das war’s.

ACE the Technical Pilot Interview von Gary V. Bistrow sagt: „Ein einfacher überstrichener und/oder verjüngter Flügel wird zuerst an der Spitze abreißen […] Dies liegt daran, dass der äußere Flügelabschnitt aufgrund der Flügelverjüngung eine höhere Flügelbelastung erzeugt, Dies führt dazu, dass ein größerer Einfallswinkel bis zu einem Grad auftritt, an dem der Luftstrom an den Flügelspitzen zum Stillstand kommt. Der Luftstrom in Spannweitenrichtung der Grenzschicht, ebenfalls ein Ergebnis der Krümmung, trägt weiter dazu bei, dass der Luftstrom an den Flügelspitzen zum Stillstand kommt.

Dieses ATPL CBT-Video, das ich mir angesehen habe, besagt, dass die Luftstromablösung an den Spitzen beginnt, da die schwachen Flügelspitzenwirbel eine frühere Ablösung ermöglichen als der innere Teil des Flügels, wo die stärkeren Wirbel von der breiteren Sehne den effektiven Anstellwinkel verringern ... was?!

Ich habe ein Vorstellungsgespräch, in dem diese Frage gestellt werden könnte, und ich habe nicht das Gefühl, dass ich zu diesem Zeitpunkt eine Antwort mit einiger Zuversicht geben könnte.

Antworten (1)

Du liest die falschen Quellen.

Ich bin nie auf die Behauptung gestoßen, dass die Steigung der Auftriebskurve eines überstrichenen Flügels zur Spitze hin zunimmt. Das kann beim Bodeneffekt passieren (wenn die Spitzen vom Einfall des Pfeilflügels sehr nahe am Boden sind ), aber dieser Effekt ist sehr schwach, oder wenn die Flügelspitze merklich weniger Pfeilung hat ( Halbmondflügel ).

Aber nicht auf "normalen" Pfeilflügeln im Normalbetrieb.

Wenn Ihre Frage jedoch beabsichtigt ist, zu fragen, warum die Spitzen rückwärts gepfeilter Flügel früher Stallbedingungen erreichen als der innere Flügel: Das tun sie tatsächlich. Lesen Sie weiter für eine Erklärung.

Was Ihre Quellen beschreiben, wird in erster Linie durch die Verdickung der äußeren Grenzschicht rückwärts gepfeilter Flügel verursacht . Hinzu kommt eine aggressive Verjüngung – aber dieser Verjüngungseffekt ist auch bei ungepfeilten Flügeln sehr ähnlich. Als nächstes, wenn Sie das Seitenverhältnis über dem Schwenkwinkel darstellen , werden Sie eine Grenze finden, über der gepfeilte Flügel ein unerwünschtes Strömungsabrissverhalten entwickeln, so dass das Seitenverhältnis des Flügels ein weiterer Faktor ist (über den Ihre Quellen schweigen).

Zur Vorbereitung auf das Vorstellungsgespräch empfehle ich Ihnen, einige der Antworten hier zu lesen, wie zum Beispiel:

Und achten Sie darauf, auch den Links in den verlinkten Antworten zu folgen, wenn etwas unklar ist.

Danke Peter. Vereinfacht ausgedrückt beginnt sich die Strömung in Spannweitenrichtung mit zunehmender AoA in Richtung der Spitzen zu stauen, was die Dicke der Grenzschicht erhöht und sie anfälliger für eine Ablösung macht. Wenn also die AoA des Flugzeugs weiter erhöht wird, beginnt die Trennung aufgrund der dickeren BL zuerst an den Spitzen. Aber es hat tatsächlich keine höhere effektive AoA oder CL, da der Luftstrom über der Oberseite der Flügelspitzen keinen größeren Druckunterschied als die Wurzel hat (was sinnvoll ist - es hat sowieso weniger Auftrieb ...) und daher die Spitze verursacht Stall. Ist mein Verständnis richtig?
@Speedalive: Ja, Ihr Verständnis ist richtig.
Peter, ich war anfangs auch verwirrt, aber anscheinend meinte @Speedalive nicht die Steigung der Liftkurve. Er hat einfach 'AoA/CL' geschrieben, weil beide beteiligt sind (und im linearen Bereich austauschbar verwendet werden können). Die Standardidee für vereinfachende (um nicht falsch zu sagen) Erklärungen wie die zitierten sind, dass die [effektive] AoA an den Spitzen irgendwie höher ist, aber das bedeutet nicht, dass die Steigung anders ist. Meiner Erfahrung nach verstehen Piloten (und ihre Quellen) die Steigung der Auftriebskurve selten überhaupt als einen spezifischen Parameter. Sie wissen, dass die Dinge normalerweise linear verlaufen, aber das war es auch schon.
@Zeus: Danke, das macht Sinn. Die Interpretation von „dem effektiven Alpha und/oder c L Erhöhungen zu den Spitzen hin“ sollte lauten „die Spitzen nähern sich dem Strömungsabriss“. Das tun sie in der Tat.
Danke für die Klarstellung!