Wie funktioniert die geneigte Flügelspitze der Boeing 787?

Die Flügelspitzen sind bei diesen Flugzeugen sehr unterschiedlich. Die Flügelspitze einer Boeing 787 ist ein scharfes Dreieck, während die Flügelspitze einer Boeing 737-300 flach ist.

British Airways Boeing 787-8 G-ZBJC Flügelspitze | von StephenG88

British Airways Boeing 787-8 G-ZBJC Flügelspitze | von StephenG88 ( Quelle )

Warum unterscheidet sich die Flügelspitze der Boeing 787 von der der Boeing 737?

Ich verspreche euch ein Bild davon, was ich meine, aber mein Laptop hat nicht richtig funktioniert
@Simon: Nein, Ethan bezieht sich auf eine sogenannte Raked Wingtip . Funktioniert auch besser als ein Winglet.
@Simon Ich muss Peter Kämpf zustimmen, geharkte Flügel funktionieren anders als Winglets (obwohl sie ähnliche Dinge tun), also ist dies kein Duplikat dieser speziellen Frage. Und keine der Antworten geht wirklich darauf ein, wie ein Rechenflügel funktioniert, also ... Ja, kein Duplikat.
@PeterKämpf Zum Zeitpunkt meines Kommentars war das Bild nicht im Beitrag und es war nur ein "Dreieck" erwähnt, das ich für ein Haifischchen hielt. Habe es jetzt so entfernt, dass meine Stimme geschlossen wird.
Leute, ich habe nach der Form der Flügelspitze gefragt, nicht nach dem 787-Flügel und der Widerstandsreduzierung des Flügelspitzenwirbels, danke, einige dieser Bilder waren hilfreich. Ich habe die Antwort selbst herausgefunden, aber danke, dass Sie sich Mühe und Recherche in meine Fragen gesteckt haben.

Antworten (2)

Die geneigte Flügelspitze der Boeing 787 ist jetzt „le denier cri“ im Flügelspitzendesign, wird aber seit vielen Jahrtausenden erfolgreich von Wasservögeln eingesetzt . Die Verwendung von Verbundstrukturen hat das dreidimensionale Formen von Flügelspitzen viel einfacher gemacht, und die ersten Flugzeuge, die eine verstärkte Pfeilung an der Flügelspitze verwendeten, waren tatsächlich Verbundgleiter wie der Schempp-Hirth Discus .

Möwe (links) Schempp-Hirth Diskus 2

Möwe (links) Schempp-Hirth Diskus 2 (rechts, Quelle )

In Zeiten der Metallflügel führte Dornier seinen TNT (Tragflügel Neuer Technologie) an Flugzeugen wie der Do 228 , Do 328 und dem Flugboot Dornier ATT ein. Es wurde eine dreieckige Flügelspitze ohne Änderung der Hinterkantenschleife verwendet, die aus Aluminium einfacher herzustellen ist.

Eine Air Alps Dornier 328-110 landet auf dem Flughafen Fiumicino, Rom, Italien, von Ostia Antica aus gesehen

Eine Air Alps Dornier 328-110 landet auf dem Flughafen Fiumicino, Rom, Italien, von Ostia Antica aus gesehen. Bild von Makaristos .

Die raked wingtip kann man sich wie ein heruntergeklapptes Winglet vorstellen. Durch die Erhöhung der Spannweite wird eine größere Luftmasse in die Erzeugung von Auftrieb einbezogen, und der induzierte Luftwiderstand wird verringert . Dies erklärt bereits den größten Teil des Effekts, aber der erhöhte Sweep fügt einige weitere Vorteile hinzu.

  • Ein höherer Sweep senkt die Steigung der Auftriebskurve. Dies hilft, den Auftriebsbeitrag (und folglich das Biegemoment!) der Flügelspitze bei großen Anstellwinkeln zu reduzieren. Daher führt ein Anwinkeln der Flügelspitze zu einem geringeren maximalen Biegemoment.
  • Der Sweep verschiebt auch den Druckmittelpunkt der Flügelspitze nach hinten, wodurch ein negatives Torsionsmoment hinzugefügt wird. Dieses Moment verringert den Anstellwinkel über den gesamten Außenflügel in Böen und bei hohen Belastungsfaktoren, was wiederum dazu beiträgt, das maximale Biegemoment an der Wurzel zu verringern.
  • Insbesondere bei Segelflugzeugen ermöglicht es eine nahezu elliptische Strömungsverteilung über einen weiten Anstellwinkelbereich mit guten Stalleigenschaften zu kombinieren. Die geringere Steigung der Auftriebskurve der Flügelspitze lässt sie bei einem höheren Anstellwinkel abwürgen und reduziert ihren Auftriebsbeitrag relativ zu ihrer Fläche bei zunehmendem Anstellwinkel.

Diese aeroelastische Anpassung , zusammen mit dem niedrigen Treibstoffverbrauch moderner High-Bypass-Ratio-Triebwerke , ermöglicht es der Boeing 787, einen Flügel mit einem Seitenverhältnis von 10 und dem A350 einen von bis zu 11,8 zu verwenden. Bisher hatten – abgesehen von Segelflugzeugen – nur Spezialkonstruktionen für extreme Flugzeiten und Reichweiten wie die B-24 Liberator oder die Breguet Atlantique solch hohe Streckungen. Ältere Verkehrsflugzeugkonstruktionen mussten niedrigere Seitenverhältnisse (zwischen 6 und 8,5) verwenden, um genügend Flügelvolumen für Treibstoff zu haben.

Der Zweck der geneigten Flügelspitze ist derselbe wie der des Winglets – um den Luftwiderstand zu verringern, indem die Wirkung der Flügelspitzenwirbel verringert wird.

Boeing 767-600 Raked Wingtip

Quelle: www.boeing.com

Die meisten Flugzeuge verwenden Winglets, um die Leistung zu verbessern. Grundsätzlich reduzieren sie den Flügelspitzenwirbel, indem sie [die Luft ablenken] (und den damit verbundenen Luftwiderstand, indem sie die Luft ablenken, die über die Spitze wieder nach unten entweichen möchte), die über die Spitze wieder nach unten entweichen möchte. Dies verringert den induzierten Widerstand.

Bei Raked Wingtips haben die Flügelspitzen mehr Pfeilung als der Rest des Flügels.

Boeing 787 mit geneigten Flügelspitzen" B787-800v1.0 " von Julien.scavini - Eigene Arbeit. Lizensiert unter CC BY-SA 3.0 über Commons .

Die geneigten Flügelspitzen reduzieren auch den Flügelspitzenwirbel, indem sie die Flügelspitzenwirbel weiter nach außen und hinter den Flügel umleiten .

Die Raked Wingtips sind effizienter im Vergleich zu den Winglets im Reiseflug und werden in Ultralangstreckenflugzeugen verwendet.

Vergleich der Widerstandsreduzierung durch Flügelspitzenvorrichtungen

Quelle: www.boeing.com

Ein Problem mit den geneigten Flügelspitzen besteht darin, dass sie die Spannweite erhöhen. Dadurch erhöht sich das Biegemoment. Ein weiterer Grund, warum wir eine Reihe von Flugzeugen mit geneigten Flügelspitzen nicht sehen, ist die Tatsache, dass sie nicht nachgerüstet werden können (obwohl es einen Vorschlag gab, KC135 mit geneigten Flügelspitzen nachzurüsten).

Hinweis: Das Foto ist nicht sehr klar. Ich hatte nur wegen der geneigten Flügelspitze geantwortet.

Ich fürchte, ich werde nie verstehen, wie ein Wirbel hinter dem Flügel Luftwiderstand verursachen kann.
Dies liegt an der dreidimensionalen Natur der Strömung; Wenn die Strömung zweidimensional wäre (dh um ein Tragflächenprofil herum), gäbe es keine Flügelspitzenwirbel und keinen induzierten Widerstand.
@aeroalias, nein, Peter hat recht. Die Wirbel können keinen Luftwiderstand verursachen. Sie haben die gleiche Ursache wie der induzierte Luftwiderstand, sind aber selbst nicht die Ursache.
Die Flügelspitzenwirbel verursachen den Abwind, der den effektiven Anstellwinkel des Flügels verringert. Dies kippt den Auftriebsvektor effektiv nach hinten und verursacht eine stromabwärts gerichtete Kraft (Widerstand) auf den Flügel. Dieser Widerstand wird als induzierter Widerstand bezeichnet, da er durch die Wirkung von Spitzenwirbeln induziert wurde.
Ja, und nasse Straßen verursachen Regen. Jeder kennt das – es ist offensichtlich!
@PeterKämpf: Drag ist ein kontinuierlicher Energieverlust. Insbesondere ist es die mechanische Energie, die das Flugzeug an die Luft verliert. Ein gewisser Widerstand ist unvermeidlich, der mit den Kräften verbunden ist, die Luft nach unten drücken, um Auftrieb zu erzeugen. Kräfte, die Luft in andere Richtungen beschleunigen, verursachen immer noch Luftwiderstand, aber keinen Auftrieb. Der Wirbel ist ein Beweis dafür, dass sich Luft in unbeabsichtigte Richtungen bewegt und somit einen vermeidbaren Luftwiderstand, aber der Wirbel ist tatsächlich nicht die Kraft selbst. Es mag kontraintuitiv erscheinen, aber Physiker tun dies ständig. Fragen Sie CERN: Alles, was sie tun, ist, auf die Trümmer einer Kollision zu schauen, um etwas über ein Teilchen zu sagen.
@MSalters OK, ich beiße. Hier geht es um Ursache und Wirkung, und Aeroalias hat es umgekehrt (wie die meisten Leute hier). Oder meinen Sie, dass Baryonen im CERN Kollisionen verursachen? Sicherlich nicht, aber das sagt Aeroalias über den Wirbelschleppe. Der Wirbel ist ein Beweis für den Auftrieb und als solcher unvermeidlich. Es passiert einfach hinter dem Flugzeug, um die von ihm verursachte Störung auszugleichen, aber es verursacht keinen Luftwiderstand. Wenn Sie meine Antworten weiter lesen , sollte der Ursache-Wirkungs-Zusammenhang klar werden.
@PeterKämpf: Was ich sagen wollte ist, dass viele Physiker Ursache und Wirkung nicht so schwarz auf weiß betrachten. Ich stimme zu, dass sowohl der Luftwiderstand als auch der Wirbel mit dem Beschleunigungsfeld der Luft verbunden sind, die über und unter dem Flügel strömt. Der Wirbel ist jedoch Teil dieses Beschleunigungsfeldes, während der Luftwiderstand durch das Feld verursacht wird.
@MSalters: Ich ziehe ein klares Verständnis eines Arbeitsmechanismus einer verworrenen Ansicht vor, bei der Ursache und Wirkung nach Belieben austauschbar sind. Wir haben eine klare Abfolge von Ereignissen, weil Luftstrom und Zeit in eine Richtung gehen. Auch beim CERN läuft die Zeit nicht rückwärts. Warum dann solchen Unsinn wie "Die Flügelspitzenwirbel verursachen den Abwind" akzeptieren?
@PeterKämpf: Den Luftstrom und die Zeit in eine Richtung zu betrachten, ist ein ziemlich komplizierter Ansatz. Eine physikalisch ebenso gültige Ansicht ist es, es als stationäres Modell zu untersuchen. Dadurch wird die Zeit aus der Gleichung eingefroren, wodurch das Problem leichter zu lösen ist. Dies ist in der Tat eine gängige Technik in der Physik.
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