Was verursacht den Luftstrom zum Rumpf in der Nähe des Winglets?

Ich versuche zu verstehen, wie Winglets bei der Reduzierung des induzierten Luftwiderstands von Vorteil sind, und bin auf diesen Artikel gestoßen.

https://www.boldmethod.com/learn-to-fly/aerodynamics/how-winglets-work-to-reduce-drag-and-how-wingtip-vortices-form/

Im Zusammenhang mit dem obigen Artikel sollte die Geschwindigkeitskomponente in Richtung Rumpf sein, wenn ein Wirbel an der Spitze ohne Winglet abgeworfen wird. Aber durch Hinzufügen eines Winglets würde der Wirbel an der Spitze des Winglets abgeworfen und die vom Winglet gesehene Geschwindigkeitskomponente sollte vom Rumpf entfernt sein. Können mir einige einen Einblick geben, was wirklich passiert?

Stimmt die Erklärung, dass Winglets tatsächlich einen negativen Luftwiderstand erzeugen?

Das Winglet funktioniert wie ein Segel auf einem Boot, das auf einer Wende am Wind gezogen wird; Der größte Teil des Auftriebs ist seitlich, aber es gibt eine kleine Vorwärtsschubkomponente, die das Boot vorwärts treibt, und das Winglet gibt genug Vorwärtsschub, um seinen Luftwiderstand bei hohen AOAs zu übertreffen. Aus diesem Grund werden sie meistens nur auf Jets in großer Höhe gesehen, die mit niedriger angezeigter Geschwindigkeit fliegen. Es gibt auch die Ausströmung des Winglets, die das Wirbelfeld in die entgegengesetzte Richtung umlenkt und die Zirkulation schwächt. Stellen Sie sich unter ein Winglet und Sie werden vielleicht bemerken, dass seine Akkordlinie etwas nach außen gezogen ist, um seine AOA in die lokale Zirkulation zu optimieren.
@JohnK Ich habe etwas gelesen und es scheint eine Debatte darüber zu geben, dass sich Winglets wie Segel verhalten. Obwohl ich keine zufriedenstellende Theorie finden konnte, die andere Methoden ihrer Arbeit vorschlägt.
Beachten Sie die Erweiterung meiner Antwort. Ich hoffe, dies hilft, die Argumentation von @JohnK zu unterstützen.

Antworten (1)

Saugen geht.

Der Luftstrom folgt Druckgradienten, und der auftriebserzeugende Sog über dem oberen Flügel zieht mehr Luft an, nicht nur von vor dem Flugzeug (was den induzierten Anstellwinkel erklärt), sondern auch von der Seite.

Die Erklärung des induzierten Widerstands auf der Boldmethod-Seite ist eigentlich ziemlich gut; nur Schmuckstücke wie die Flügelspitzenwirbel krümmen sich nach oben und um die Flügelspitzen herum, drücken die über den Flügel strömende Luft nach unten und die Grafik mit geraden Pfeilen auf einem gepfeilten Flügel ist verbesserungswürdig.

Die bessere Formulierung wäre: Auftrieb entsteht, indem die über den Flügel strömende Luft nach unten beschleunigt wird; dies wiederum bewirkt, dass mehr Luft von der Seite zur Mitte des Flügels beschleunigt wird.

Zum Vergleich von Winglets mit Segeln: Die seitliche Beschleunigung der Luft nahe der Spitze verursacht eine nach innen gebogene Luftströmung über der Flügelspitze. Platziert man dort nun eine seitenkrafterzeugende Fläche, wird deren Auftriebsvektor durch diesen nach innen gebogenen Luftstrom nach vorne gekippt. Dies erzeugt eine kleine Schubkomponente zusammen mit einer großen Seitenkraft, genau wie ein Segel es tut, wenn es nahe am Wind segelt. Dieser Effekt funktioniert auf die gleiche Weise wie die nach unten gebogene Strömung über den Flügel, die dazu führt, dass der Auftriebsvektor des Flügels leicht nach hinten gebogen wird, was einen induzierten Widerstand verursacht. Man könnte daher den vorteilhaften Effekt des Winglet-induzierten Schubs nennen. Genau wie der induzierte Widerstand ist er bei hohen Auftriebsbeiwerten am größten.

Natürlich ist es noch vorteilhafter, dieses Winglet flach als Spannweitenverlängerung zu falten.

Danke Herr Kampf. Habe ich recht mit der Schlussfolgerung, dass in all diesen Fällen der größte Teil des Wirbels immer noch an der Flügelspitze und nicht an der Spitze des Winglets abgeworfen wird.
Um die Flügelspitze zirkuliert ein großes Strömungsfeld, das sich weit über die eigene Länge des Winglets hinaus erstreckt und mit zunehmender Entfernung schwächer wird. Das Winglet entzieht nur dem stärksten Kernabschnitt der Zirkulation Energie, um ihn zu schwächen und einen kleinen Schubvorteil daraus zu ziehen. Whitcombs Ziel mit dem Winglet war es, den Vorteil einer Spannweitenvergrößerung zu erzielen, ohne dass tatsächlich zusätzlicher Platz in Spannweitenrichtung beansprucht wird und ohne die zusätzliche Biegebelastung der Holmwurzel, da die strukturellen Auswirkungen des Winglets an der Basis des Winglets absorbiert werden und dies nicht tun zur gesamten Flügelbiegung hinzufügen.
Der beste Artikel über Winglets, den ich je gesehen habe, war ein Artikel von Peter Garrison (der sein eigenes Flugzeug konstruierte und damit um die Welt flog) vor vielen Jahren in der Zeitschrift FLYING, wo er es in Laiensprache perfekt beschreibt.
@Mridul Vorticity wird entlang der gesamten Spannweite abgeworfen und rollt in die beiden Wirbel auf . Was an der Spitze passiert, ist nur ein kleiner Teil des Ganzen.
Ich denke, man könnte sagen, dass der Flügel selbst ein großer Wirbelgenerator ist, wobei ein Deltaflügel die extremste Version ist.
Was verursacht den Luftstrom zum Rumpf in der Nähe des Winglets?
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