Welchen Zweck haben die kleinen Flossen auf der Flügeloberfläche von Boeing-Flugzeugen?

Sie werden Wirbelgeneratoren genannt , und ihre Funktion besteht darin, einen kleinen Wirbel zu erzeugen, der die Grenzschicht wieder mit Energie versorgt . Hier ist ein besseres Bild, das auch zeigt, dass ihre Vorderkante wie die eines Deltaflügels gekehrt ist:

Wirbelgeneratoren auf einem T-45 ( Bildquelle )

Im Wesentlichen sind sie kleine Flügel, die jeweils ihren eigenen Delta-Flügel-Wirbel erzeugen . Dieser Wirbel mischt sich schnell bewegende Luft von außerhalb der Grenzschicht mit der Luft nahe der Flügeloberfläche, die durch Reibung abgebremst wurde. Das hilft

• bei niedriger Geschwindigkeit, um die Strömungsablösung bei hohem Anstellwinkel zu verzögern
• bei hoher Geschwindigkeit, um eine Oszillation der Schockposition zu vermeiden, wenn die Überschallströmungstasche über dem Flügel in einem Schock verzögert wird, der eine lokale Strömungsablösung verursachen kann .

Das Diagramm in Ihrer Frage zu "Vortexing an der Vorderkante" ist sehr irreführend. Luft strömt nicht wie durch diese Pfeile gezeigt.

Ein Flügel beschleunigt zunächst die über seine Oberseite strömende Luft und bremst sie über seinen hinteren Teil wieder ab . Bei Pfeilflügeln wirkt sich diese Beschleunigungs-Verzögerung nur auf die orthogonale Geschwindigkeitskomponente aus, sodass die Geschwindigkeitskomponente in Spannweitenrichtung unbeeinflusst bleibt. Dies ist der Grund für die höhere Mach-Fähigkeit von gepfeilten Flügeln, bewirkt aber auch, dass die Luft zuerst nach innen und dann nach außen strömt, während sie die obere Oberfläche des Flügels durchquert. Das Diagramm zeigt keinen solchen Einstrom, was falsch ist.

Außerdem verzögert Reibung die um einen Körper strömende Luft, so dass eine Schicht verzögerter Luft jede Oberfläche eines Flugzeugs umgibt. Die Dicke dieser Grenzschicht nimmt mit der Strömungslänge zu, und bei einem gepfeilten Flügel wirkt sich diese Reibung zunächst hauptsächlich auf die orthogonale Strömungskomponente aus. Ungefähr in der Mitte des Akkords finden Sie Luft, die hauptsächlich in ihrer orthogonalen Geschwindigkeitskomponente verzögert wurde (da diese Komponente über dem vorderen Teil so hoch war) und jetzt einer stärkeren Verzögerung der orthogonalen Komponente ausgesetzt ist, so dass nur die Spannweitenkomponente dies tut über dem hinteren Teil der Grenzschicht belassen werden. Diese Grenzschicht wird nun nur noch in Spannweitenrichtung abfließen, so dass sich zu den Spitzen hin massiv langsame, energiearme Luft ansammelt.

Eine dicke Grenzschicht führt zu einer frühen Strömungsablösung . Wenn der Anstellwinkel vergrößert wird, wird sich die Strömung an den Spitzen eines rückwärts gepfeilten Flügels zuerst ablösen. Dies führt zu einem Auftriebsverlust, und da die Spitzen auch der hintere Teil des Flügels sind, wird das aerodynamische Zentrum nach vorne verschoben. Dies wiederum lässt das Flugzeug aufsteigen, was den Strömungsabriss verschlimmert. Wenn die Trennung asymmetrisch erfolgt, rollt das Flugzeug zusätzlich zum Nicken.

Sowohl Wirbelgeneratoren als auch Flügelzäune tragen dazu bei, diese Querströmung zu reduzieren und die Strömungsablösung am Außenflügel bei hohem Anstellwinkel zu verzögern. Wirbelgeneratoren tragen auch dazu bei, eine Grenzschichtablösung hinter einem Stoß bei Überschallgeschwindigkeit zu verhindern, wenn sie nahe an der Vorderkante platziert werden, wozu ein Flügelzaun nicht in der Lage ist. Daher sind sie hilfreicher und haben an vielen Pfeilflügeln versetzte Flügelzäune.

Sie sind Wirbelgeneratoren, die verwendet werden, um die Strömungsablösung zu verzögern. Diese Wirbelgeneratoren sind normalerweise nahe der Vorderkante des Flügels angebracht und erzeugen kleine Wirbel, die eine Strömungsablösung bei hohen Anstellwinkeln verhindern.

Bild von microaero.com

Während des normalen Fluges wird der Luftstrom über dem Flügel beschleunigt, wodurch Auftrieb erzeugt wird. An diesem Punkt wird der Luftstrom an der oberen Oberfläche befestigt. Allerdings verliert der Luftstrom seine Haftung und löst sich vom Flügel ab, die Flugzeugleistung kann in Form von erhöhtem Luftwiderstand, Auftriebsverlust und höherem Treibstoffverbrauch leiden. Die Wirbelgeneratoren wirken, indem sie die Luft in der Grenzschicht mit freier Luftströmung (durch die Wirbel) „mischen“, wodurch die Strömungsablösung verhindert wird.

Eine Reihe von Boeing-Flugzeugen verwenden sie. Die folgende Abbildung zeigt die Wirbelgeneratoren (32 Stück), die in 777 und 777 PIP verwendet werden.

Wirbelgeneratoren in 777 und 777 PIP. Bild von Boeing AERO qtr_03 | 09

Bei Pfeilflügelflugzeugen gibt es neben der Strömung in Flugrichtung auch eine Strömung in Spannweitenrichtung entlang des Flügels von der Mitte zu den Spitzen. Dadurch verdickt sich die Grenzschicht zu den Spitzen hin und macht sie anfälliger für Strömungsabriss als die Flügelwurzel. Da sich die Querruder in der Nähe der Spitzen befinden, verlieren die Querruder die Kontrolle und erzeugen einen Pitch-Up-Moment (wie es normalerweise hinter dem Schwerpunkt ist), was das Problem weiter verschlimmert und dazu führt, dass der gesamte Flügel blockiert (aufgrund des erhöhten Anstellwinkels). ).

Um Strömungen in Spannweitenrichtung zu verhindern, werden Flügelzäune verwendet, die sich von diesen unterscheiden. Zum Beispiel hatte die MiG-17 markante Flügelzäune.

" MiG-17F Top View " von Robert Lawton - Robert Lawton . Lizensiert unter CC BY-SA 2.5 via Commons .

Die Funktion von beiden Wirbelgeneratoren und Flügelzäunen ist dieselbe (um eine Strömungsablösung bei hohen Anstellwinkeln zu verhindern); Sie gehen jedoch auf unterschiedliche Weise vor - Wirbelgeneratoren, indem sie Wirbel erzeugen, die die Trennung der Grenzschicht verhindern, und Flügelzäune, indem sie Querströmungen verhindern, indem sie eine Randbedingung durch die Zäune schaffen.