Warum verringern Winglets die Manövrierfähigkeit (von Kampfjets)?

In dieser Antwort macht Ethan folgende Aussage zu Winglets an Kampfjets:

[Winglets] reduzieren die Manövrierfähigkeit, weshalb man bei einem Kampfjet kein Winglet sieht

Ich könnte mir vorstellen, dass das Hinzufügen von mehr Gewicht am Ende der Flügel die Trägheit erhöht und die Manövrierfähigkeit verringert, aber ich bin mir nicht sicher, ob dies der einzige Grund ist.

Vielleicht ist auch ein aerodynamisches Phänomen im Spiel?

Antworten (3)

Ihre Beobachtung zur Rollträgheit ist richtig: Winglets fügen proportional mehr Rollträgheit für ihre geringe Zunahme von L / D hinzu, und diese Zunahme besteht nur für den höheren Bereich der Auftriebskoeffizienten. Bei niedrigen Auftriebskoeffizienten (denken Sie an Kreuzfahrt), wenn der induzierte Widerstand gering ist, fügen sie mehr Reibungswiderstand hinzu und reduzieren das L / D insgesamt.

Es gibt drei Aspekte der Manövrierfähigkeit:

  • Wie schnell kannst du in eine Rolle beschleunigen? Hier reduziert die zusätzliche Trägheit der Winglets die Rollbeschleunigung
  • Wie hoch ist die maximale Dauerdrehrate? Dies wird durch den maximalen Auftrieb bei Nullsinkrate bestimmt, und hier helfen Winglets. Besonders wenn es an Flügeln mit niedrigem Seitenverhältnis montiert wird.
  • Wie hoch ist die maximale Wenderate? Jetzt zählt nur noch der Auftrieb, und der erhöhte Luftwiderstand wird durch eine erhöhte Sinkrate kompensiert. Auch hier helfen Winglets ein wenig, aber weniger als bei der anhaltenden Wenderate.

Sehen Sie sich nun an, wie viel Zeit ein Jäger ungefähr 1 g ausgibt (Tipp: etwas nahe 100 %) und wie viel bei hohen Auftriebskoeffizienten ausgegeben wird, z. B. bei engen Kurven im Luftkampf. Winglets würden in der Wende helfen (und ich denke, Ethans Meinung ist falsch), aber für den Rest der Mission eine Quelle des Luftwiderstands sein. Das Hinzufügen von Winglets würde eine Erhöhung des Kraftstoffvolumens erfordern, um eine Verringerung der Flugzeit und Reichweite zu verhindern.

Normalerweise werden Winglets nur bei hochbelasteten Flügeln mit hoher Streckung verwendet, wenn ihr L/D bei einem ziemlich hohen Auftriebsbeiwert noch weiter nach oben gedrückt werden muss. Sehr manövrierfähige Konfigurationen befassen sich weniger mit einprozentigen Erhöhungen von L/D für einen kleinen Teil des Flugs, und um die Kurvenleistung zu verbessern, ist eine Erhöhung der Flügelspannweite viel effektiver. Aber das erhöht die Rollträgheit und Rolldämpfung, so dass Jäger Flügel mit niedrigem Seitenverhältnis verwenden und ihren höheren Luftwiderstand in einer Kurve mit stärkeren Motoren kompensieren. Beachten Sie, dass der Trend bei den Seitenverhältnissen von Jägern mit dem sich verbessernden Verhältnis von Schub zu Gewicht von Strahltriebwerken zurückging.

Das ist der Grund, warum Sie keine Winglets in Kampfjets sehen: Sie würden L/D für den größten Teil des Fluges senken. Um die gleiche Mission auszuführen, kann der Jäger ohne Winglets kleiner gemacht werden.

Aber lassen Sie uns keinen Fehler machen: Konfigurationen mit niedrigem Seitenverhältnis profitieren am meisten von Winglets: Sie waren beim Projekt des Wiedereintrittsfahrzeugs von Hermes unerlässlich , um ihm genügend L / D für ein erfolgreiches Aufflackern zu geben.

Können Sie erklären, warum Kampfflugzeuge keine Winglets haben, Passagierflugzeuge jedoch? Es scheint, als würde die gleiche Analogie gelten, den größten Teil des Fluges in einer Kreuzfahrt zu verbringen. Mir ist bewusst, dass wir das schon einmal besprochen haben .
@fooot: Jäger haben eine geringere Flächenbelastung und niedrigere Betriebshöhen als Verkehrsflugzeuge, daher fliegen sie mit niedrigeren Auftriebskoeffizienten. Dies macht den induzierten Widerstand weniger ausgeprägt, sodass sich alles, was den induzierten Widerstand verringert, weniger auszahlt. Mit anderen Worten, sie tragen viel höhere Auftriebsreserven mit sich herum als Flugzeuge, die lieber nahe an ihrer Sargecke fliegen. Wenn der induzierte Widerstand reduziert werden muss, wäre eine größere Spannweite am hilfreichsten.
@PeterKämpf: Aber dann verwenden die meisten, wenn nicht alle modernen Hochleistungssegelflugzeuge Winglets.
@MartinArgerami: Ja, in den spannenbeschränkten Wettkampfklassen machen sie Sinn. Der Rest ist Psychologie.
@PeterKämpf: Behaupten Sie wirklich, dass die ASW22, die ASH25, die JS-1, die ASH31, die Concordia, die ETA und andere alle Winglets wegen "Psychologie" haben?
@MartinArgerami: Ja, das tue ich. Absolut! Bist du schon einmal bei einem Segelflugwettbewerb geflogen?
Ja, in Argentinien insgesamt vielleicht 10 zwischen Regionals und Nationals. Ich habe die Nationals nie gewonnen, aber ich war konkurrenzfähig (ich habe in verschiedenen Jahren mehrere Regionals und mehrere Tage bei den Nationals gewonnen).
@MartinArgerami: Dann weißt du, wie ein Pilot von einer wahrgenommenen Benachteiligung betroffen ist. Es bringt sie dazu, unverhältnismäßige Risiken einzugehen, um dies zu "kompensieren", und meistens enden sie schlechter, obwohl ihr Gleitschirm keinen objektiven Nachteil hatte. Das nächste Mal werden sie nicht ohne das Wundergerät starten, das die anderen so viel besser macht, obwohl der Nachteil die ganze Zeit nur in ihrem Kopf existierte. Ich nenne es den "Kult der Winglets".
Ich kenne die Mentalität perfekt, weil ich mehr als 10 Jahre lang für das argentinische Handicap-System verantwortlich war. Und fast jeder Pilot hatte das Gefühl, das System sei gegen ihn. Oder, wie ein Freund zu sagen pflegte (bei jetzt Vereinsflugzeugen): "Wir alle wissen, dass der Jantar 2b und der ASW20 im Grunde gleich sind; dass der ASW20 und der LS4 ziemlich gleich sind; dass der LS4 und der Jantar Std gleich sind, und dass der Jantar Std und der Cirrus Std gleich sind. Zusammenfassend sind der Jantar 2b und der Cirrus Std gleich".
Dennoch haben sich moderne Segelflugzeuge in der Handhabung stark verbessert; und ich habe gehört, dass Masak zu seiner Zeit Messungen mit verschiedenen Arten von Winglets durchgeführt hat.

Die Auswirkungen von Winglets auf die Manövrierfähigkeit von Flugzeugen sind nicht einfach, mit unterschiedlichen Auswirkungen auf verschiedene Manövrierfähigkeitsparameter.

  • Die Winglets bewirken im einfachsten Sinne eine Erhöhung der Streckung des Flügels. Dies führt zu einer geringeren Rollwinkelbeschleunigung, da ein höheres Trägheitsmoment überwunden werden muss, bevor die Bewegung beginnt.

  • Die Rollrate (bei maximalem Querruderausschlag) ist mit Winglets etwas größer, da sie die lokale Spannweitenbelastung in der Nähe der Flügelspitzen erhöhen und dadurch die Querruderwirksamkeit erhöhen. Das bedeutet, dass für ein gegebenes Rollmoment kleinere Querruderausschläge erforderlich sind; Das bedeutet weniger Luftwiderstand für eine bestimmte Rollrate und eine höhere maximale Rollrate.

  • Da die Winglets das L/D-Verhältnis erhöhen, wird die Steigleistung verbessert.

Es gibt andere Gründe für das Fehlen von Winglets in Kampfflugzeugen, wie zum Beispiel:

  • Winglets sind für eine bestimmte Konfiguration von Flügel, Fluggeschwindigkeit und Profil optimiert und sind normalerweise unwirksam und können in anderen Situationen sogar nachteilige Auswirkungen auf die Flugzeugleistung haben. Beispielsweise erhöht das Winglet den Profilwiderstand, während es den induzierten Widerstand verringert; Unter Bedingungen, bei denen der Profilwiderstand einen wesentlichen Beitrag zum Gesamtwiderstand leistet, ist dies ein Nachteil.

  • Die Winglets haben aufgrund des zusätzlichen Luftwiderstands im Überschallflug katastrophale Auswirkungen.

  • Die dünnen Winglets neigen zu Flatterproblemen.

  • Winglets tragen aus den kritischsten Winkeln erheblich zur Radarsignatur bei.

Eine unbesungene Eigenschaft von Winglets ist, dass sie die Gierstabilität verbessern, was den Luftwiderstand tatsächlich verringern kann, insbesondere bei Konstruktionen, die eine Gierdämpfung erfordern.

Zurück zu den Tagen des Sopwith Camel profitieren Kämpfer von der Instabilität , um effektiver wenden zu können. Während die heutigen Kämpfer Computer haben, um sie sicherer zu machen, war das Fliegen des Camel sehr schwierig.

Entgegen mancher Meinung sind Winglets keine „Luftwiderstandskatastrophe“ und wurden sehr erfolgreich beim XB-70-Design (heruntergeklappt) verwendet, um den Auftriebskoeffizienten des Deltaflügels zu erhöhen, sodass er mit einem widerstandssparenden niedrigeren Anstellwinkel fliegen kann .

XB-70 ist hier vielleicht nicht das beste Beispiel. Es verwendete sehr unterschiedliche aerodynamische Theorien und ritt im Wesentlichen auf seiner eigenen Stoßwelle für den Auftrieb bei Überschallgeschwindigkeit.
Es zeigt das Potenzial, dass sogar ein Überschallbomber / Tanker / Fracht- / Passagierflugzeug sie verwenden kann. Was ich an ihnen am XB-70 mag, ist, dass sie so konstruiert wurden, dass sie im Flug beweglich sind und dem Delta auch dabei helfen, bei niedrigeren Geschwindigkeiten mehr Auftrieb zu erzeugen, indem der Auftriebsbereich vergrößert wird, wenn er wieder in die Horizontale gedreht wird.
Aber ich verfolge die Idee, dass eine solide Flosse trotz ihres Gewichts vorteilhafter sein kann als ein Bereich mit Luftwiderstand, der Turbulenzen erzeugt. Schauen Sie sich den Blauflossen-Thunfisch an ! Sehen Sie, wo sich seine Flossen befinden, insbesondere entlang seines Rückenbereichs (Rückenbereich).
Bei den kleinen Stacheln bin ich mir nicht sicher, aber ich würde vermuten, dass die größeren Flossen des Blauflossen-Thunfischs wie das Schwert eines Segelboots verwendet werden.
Die Sache mit dem XB-70 ist, dass flache Flügelspitzen die aerodynamischere Konfiguration sind, sowohl für den Auftrieb als auch für den im normalen Flug erzeugten Luftwiderstand. Bei hohen Geschwindigkeiten fielen die Flügelspitzen nach unten, um den hohen Druck der Stoßwelle aufzunehmen, die bei der parallel zur Unterseite des Flugzeugs verlaufenden Strömung dem bereits erzeugten Luftwiderstand fast freien Auftrieb gab.
Warum verringern Winglets die Manövrierfähigkeit (von Kampfjets)?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v