Wie funktionieren Lamellen eigentlich?

Ein Vorflügel ist eine einziehbare Version eines Geräts, das als „Vorderkantenschlitz“ bekannt ist. Es ist im Grunde ein Schlitz direkt hinter der Vorderkante.

Wenn ein Flugzeug langsam fliegt, wird es wahrscheinlich entweder etwas mit der Nase nach oben fliegen, um einen Horizontalflug beizubehalten, oder es sinkt oder irgendwo dazwischen. In jedem Fall trifft die Luft in einem höheren Winkel auf den Flügel als wenn das Flugzeug nach vorne zeigt und mit hoher Geschwindigkeit geradeaus fliegt. Der Winkel, mit dem die Luft auf den Flügel trifft, wird Anstellwinkel genannt .

Auf der Oberfläche des Flügels befindet sich eine Schicht aus sich langsam bewegender Luft, die als Grenzschicht bezeichnet wird und durch Reibung zwischen dem Flügel und der Luft verursacht wird. Diese Grenzschicht lässt den Flügel vor allem nach hinten dicker erscheinen als er ist, da sich die Luft nach hinten staut. Der schnellere Luftstrom strömt lieber um diese Grenzschicht herum als durch sie hindurch /um die Folie herum, was bedeutet, dass die schnell bewegte Luft weniger gedreht wird und somit weniger Sog an der Oberseite der Folie erzeugt.

An der Hinterkante endet diese Grenzschicht in Turbulenzen und erzeugt hinten mehr Sog. Aufgrund der Krümmung des Tragflügels ist die Rückseite der Flügeloberseite offensichtlich stärker nach hinten und weniger nach oben abgewinkelt, sodass ein Sog in diesem Bereich mehr Luftwiderstand und weniger Auftrieb erzeugt als ein Sog weiter vorne.

Tatsächlich „sieht“ der Luftstrom um den Flügel herum aufgrund der Grenzschicht, dass sich der obere hintere Teil des Flügels stärker nach außen wölbt, als er tatsächlich ist. Die resultierende „Form“ des Flügels ist oben flacher, erzeugt weniger Auftrieb und hat eine stumpfere, steilere Hinterkante, die mehr Luftwiderstand erzeugt.

Bei dem oben erwähnten höheren Anstellwinkel ist die Grenzschicht über der Flügeloberseite sogar noch dicker, da, wie Sie sich vorstellen können, der Luftstrom um den Flügel herum auf der schwierigeren Reise stärker gebremst würde. Schließlich kann sich ganz hinten die Richtung des Luftstroms in der Grenzschicht umkehren (dies wird als Strömungsablösung bezeichnet ), wodurch noch mehr Turbulenzen entstehen und der Sog in diesem Bereich noch stärker wird, wodurch etwas Schlechtes noch schlimmer wird.

Mit zunehmendem Anstellwinkel verdickt sich die Grenzschicht weiter, und die Zone der abgelösten Strömung dehnt sich nach vorne aus, irgendwann kommt der Zeitpunkt, an dem der Flügel so weit „ausbaucht“, dass er keine Auftriebszunahme mehr, aber viel produziert von ziehen. Das ist ein Verkaufsstand .

Der Schlitz hinter der verlängerten Lamelle lässt mehr sich schnell bewegende Luft herein, wodurch die Grenzschicht beschleunigt und somit verdünnt wird.

Was ist also der Unterschied zwischen Klappen und Lamellen?

• Flaps lenken bereits am Flügel vorbeiströmende Luft nach unten ab. Lamellen lassen Frischluft über den Flügel strömen. (HINWEIS: Es gibt Klappen mit Schlitzen. Diese Schlitze funktionieren genauso wie Lamellen.)
• Klappen können bei einem Anstellwinkel von null arbeiten. Latten können das nicht.

Auch nur eine Klarstellung für das OP zum "Droop". Leading Edge Droop ist genau das, wonach es sich anhört. Es lässt die Luft bei einem hohen Anstellwinkel sanfter über den Flügel gleiten und erhöht den Auftrieb. Aber bei niedrigen Winkeln erzeugt es einen negativen Auftrieb ...

Der Vorflügel wurde kurz nach dem Ersten Weltkrieg von Gustav Lachmann und Handley Page unabhängig voneinander erfunden. (Lachmann kam derzeit nach Großbritannien, um für Handley Page zu arbeiten.) Es leitet den Luftstrom über den Flügel nach unten, sodass der Flügel mit einem höheren Anstellwinkel und damit mit niedrigeren Fluggeschwindigkeiten betrieben werden kann, ohne abzuwürgen. Es wird am meisten in der Nähe der Flügelspitzen benötigt und wird, da es Luftwiderstand verursacht, oft nur dem Außenbordabschnitt hinzugefügt.

Der Spalt zwischen dem Vorflügel und dem Flügel wird als Schlitz bezeichnet. Frühe Beispiele wurden repariert, aber später wurden einziehbare Lamellen eingeführt, um den Luftwiderstand während der Fahrt zu verringern. Alternativ wurden einige feste Lamellen in die Flügel eingelassen (wie beim Raketenjäger Me 163 Komet aus dem Zweiten Weltkrieg), sodass nur der Schlitz anders aussah als der Rest des Flügels. Aerodynamische Analysen konzentrieren sich häufig auf den Schlitz, und daher unterscheiden sich die Autoren häufig darin, welches sie als primäres und welches als sekundäres Gerät behandeln. Sie können dies in einigen der anderen Antworten und Kommentare hier bemerken.

Die glatte Vorderkantenklappe umfasst den gesamten Vorderkantenabschnitt und „nickt“ nach unten, um die Flügelwölbung zu erhöhen. Dies erhöht den Nettoauftrieb.

Die Krüger- oder Krueger-Klappe ist eine verwandte Vorderkantenvorrichtung, die im eingefahrenen Zustand wie eine Lamelle aussieht, aber oben angelenkt ist und bei Betätigung nach vorne kippt, um die Luftzirkulation um den Flügel zu erhöhen und somit den Auftrieb zu verbessern.

Alle anderen Klappen sind an der Hinterkante angebracht und erhöhen den Auftrieb, indem sie mehr Luft nach unten lenken. Einfache Klappen sind nur angelenkt, Fowler-Klappen haben Schlitze wie Lamellen. Es gibt viele andere Variationen.

Grob gesagt ermöglichen Lamellen eine höhere AoA, um den Auftrieb zu erhöhen, während Klappen den Auftrieb erhöhen, ohne die Nase anheben zu müssen. Beide ermöglichen es dem Flugzeug, langsamer zu fliegen, ohne abzuwürgen.

Lamellen und Schlitze sind zwei unterschiedliche Konzepte.

Lamellen befinden sich auf der Vorderseite des Flügels, Klappen auf der Rückseite. Beide dienen dazu, den Sturz oder die Krümmung des Flügels zu ändern, die Flügelfläche zu vergrößern und den Anstellwinkel (Winkel der aerodynamischen Sehne des Flügels zum relativen Wind) zu ändern. Sie beeinflussen den Aufwind oder die Luftströmung vor dem Flügel. und Downwash, Luftstrom hinter dem Flügel, die beide Komponenten des Auftriebs sind.

Latten gibt es in verschiedenen Formen, von schwerkraftaktiviert (auf Rollen herausgleiten, wie der Sabreliner) und hydraulisch, elektrisch und pneumatisch betrieben. Sie können eine Schale an der Vorderkante des Flügels sein, die sich nach vorne und unten erstreckt, und können einen Schlitz haben (der hilft, die Luftstromtrennung über dem Flügel zu verzögern). Einige sind Glasfaserplatten, die sich von unterhalb des Flügels erstrecken und in eine gebogene Form fliegen (z. B. 747), und einige sind flache Platten, die sich nach vorne und unten drehen (z. B. 727).

Typischerweise werden bei mit Vorflügeln ausgestatteten Flugzeugen die Vorflügel zuerst ausgefahren oder mit dem ersten Schritt der Klappen und bleiben während aller Klappenoperationen ausgefahren. Vorflügel können unter bestimmten Umständen auch eingefahren bleiben, aber das Fehlen von Vorflügeln bedeutet eine Erhöhung der Überziehgeschwindigkeit. Eine asymmetrische Ausdehnung von Lamellen führt auch zu einem erheblichen Ungleichgewicht des Auftriebs von einem Flügel zum anderen und hat zu einer Katastrophe geführt.

Vorflügel und Klappen werden im Allgemeinen in unterschiedlichem Maße ausgefahren, sowohl für den Start als auch für die Landung. Einige Systeme fahren die Vorflügel während einer Bedingung mit niedriger Geschwindigkeit oder hohem Anstellwinkel automatisch aus, um einen Überziehspielraum zu schaffen. Einige Flugzeuge verwenden Flugsteuerungssysteme, die Vorflügel automatisch schrittweise ein- und ausfahren. Die Kombination aus Vorflügeln und Klappen erhöht den Auftrieb; Größere Klappenschritte erhöhen auch den Luftwiderstand, und die Wirkung von Vorflügeln mit Klappen besteht darin, einen langsameren Landeanflug zu ermöglichen, während ein sicherer Stallrand beibehalten wird.

Was Lamellen tun, ist die Wölbung des Flügels zu erhöhen, wodurch er mehr Auftrieb bei einer niedrigeren Fluggeschwindigkeit erzeugen kann. Sie ergänzen die Klappen perfekt, um einen kniffligen "überkritischen" Flügel (der für eine optimale transsonische Leistung ausgelegt ist) in eine Maschine mit niedrigerer Geschwindigkeit zu verwandeln, die Auftrieb erzeugt.

Die Wölbung muss bei transsonischen Geschwindigkeiten minimiert werden, um zu vermeiden, dass sich Luftwiderstand erzeugt, der Stoßwellen auf der Oberseite des Flügels bildet. Der „Bernoulli“-Effektmechanismus für beschleunigte Luft, der so gut funktioniert, um Auftriebs-/Widerstandsverhältnisse von über 150 und sehr sanfte Strömungsabrisseigenschaften zu erzeugen (siehe DAE 21 auf airfoiltools.com), kann nicht verwendet werden, sobald sich der Luftstrom über dem Flügel nähert die Schallmauer.

Das Absenken von Vorflügeln und Landeklappen ermöglicht es einem riesigen Verkehrsflugzeug, den Auftrieb bei 1/3 seiner Reisegeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Das Einfahren ermöglicht Reisegeschwindigkeiten von über 800 km/h.

Aber es gibt noch mehr: Vorflügel verbessern auch dramatisch die Strömungsabrisseigenschaften von Pfeilflügeln, indem sie den Anstellwinkel der Flügelspitzen „auswaschen“ oder verringern. Lamellen machen das Manövrieren bei niedrigerer Geschwindigkeit viel sicherer.