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der flugleiter 2013/03 Technik Technik der flugleiter 2013/03
Wenig Wirbel
um Sharklets,
Winglets & Co.
Text und Dokumentation: Jörg Biermann
„Alles hat ein Ende nur die Wurst hat zwei“ gab 1986 der
deutsche Barde Stefan Remmler in seinem gleichnamigen
Lied zum Besten. Na ja, ganz so ist es nicht. Eine Flügelspannweite
hat auch zwei Enden. Und für deren Gestaltung
geben sich die Aerodynamiker – notgedrungen – sogar
wesentlich mehr Mühe als die Fleischerinnung für ihre
Produkte.
Aktuell sichtbarster Beleg dafür ist der
von Airbus in Hamburg-Finkenwerder
ausgelieferte A320ceo (current engine
option). Dessen 2,40m hohe Flügelspitze
weckt in Toulouse Erinnerungen an eine
Haifischflosse, daher wohl die Bezeichnung
„sharklets“. Air Berlin, Swiss und
Lufthansa haben ihre ersten „ceos“ in der
Hansestadt in Empfang genommen.
Im Rahmen einer Frischzellenkur für ihre Konzernflotte (627
Flugzeuge zum Stichtag 31.12.2012) orderte LH bis 2018 133
neue Flugzeuge, für weitere 45 bestehen Kaufoptionen.
Neben zwei zusätzlichen A380 werden u. a. auch 100 Maschinen
aus der A320-Familie ersetzt. Der Gesamtlistenpreis
für diese 102 Exemplare beträgt ohne die üblichen Rabatte
11,2 Mrd. USD (~8,6 Mrd. Euro) und teilt sich auf in:
Es wird an den Flughäfen also auch künftig an neuen visuellen
Reizen nicht fehlen. Würstchen sind dagegen arge optische
Langweiler, obwohl das Auge doch angeblich mit isst.
Kapitel 1
Kapitel 2
Kapitel 3
dieses Beitrags konzentriert sich deshalb auf
den Facettenreichtum der wohlgeformten Rundungen
von Flügelenden.
wird gewirbelt und
beleuchtet die Wirbelschleppenstaffelung von
heute und die eventuell morgige.
Kapitel 1
Sharklets, Winglets & Co.
1. Derzeitige Klassiker
a. Wingtip fences
Senkrecht nach oben und unten gerichtete Begrenzung
(fence), bei vielen Mustern vergleichsweise klein, beim A380
aber unauffällig stattliche 2,30m. Optimaler wäre für den
A380 eher eine Variante aus der blended winglets-Serie gewesen.
Mit 79,80m kommt er aber ohnehin schon mit der
unangefochten größten Spannweite unter den Passagierflugzeugen
daher. Jede andere Form außer der Senkrechten
hätte die Spannweite nochmals vergrößert und die Anzahl
für ihn geeigneten Flughäfen weiter verringert.
b. Raked wingtips
Fallen hier etwas aus dem Rahmen, weil sie nicht nach oben
und/oder unten abstehen. Es handelt sich um „mit einer
Schräge versehene“ (raked) Flügelspitzen nach dem Vorbild
eines Albatros, wie z. B. beim Dreamliner B787, der B747-8I
oder der B777.
Der Albatros gehört zu den schwersten flugfähigen Vögeln
und ist gleichzeitig der unangefochtene Langstrecken-Segelflugweltmeister.
Eine solche Leistung vollbringt nur ein Perfektionist.
Für Konstrukteure also nahe liegend, das Flügelprofil
von Diomedeidae aus der Ordnung der Röhrennasen
akribisch unter die Lupe zu nehmen.
d. Blended winglets
Haben einen fließenden Übergang nach oben wie z. B. bei
B737, B757 oder B767. Von allen Flügelspitzenformen sind
momentan die einer B767-300ER mit 3,45m am Höchsten.
Airbus hat aus blended winglets seine 2,40m hohen sharklets
für die A320 Familie entwickelt.
e. Spiroids
Oder circular winglets. Bei dieser noch nicht sonderlich verbreiteten,
schlaufenförmigen Konstruktion ist von Spriteinsparpotenzialen
bis 11% die Rede. Sehr effektiv wären unendlich
oft aufgespaltene Flügelenden (siehe auch kali for -
n ischer Kondor und winggrids). Das ist aber nur begrenzt
umsetzbar, weil damit auch der Reibungswiderstand zunimmt.
Schlaufen können dieses Problem lösen. Während
andere winglet-Formen die Randwirbel rüde spalten, wird
durch den allseits laminar umströmten Bogen ein harmonischer
Übergang vom Überdruck der Tragflächenunterseite
zum Unterdruck der Flügeloberseite erreicht.
• 30 x A320ceo (alle mit sharklets)
• 35 x A320neo (new engine option,
sharklets bei neo serienmäßig)
• 35 x A321neo
Angesichts der stetig steigenden Kerosinpreisspirale rennen
die Airlines den Herstellern die Bude ein nach sharklets, winglets
und Co. In der LH-Konzernbilanz 2012 haben sich die
Treibstoffkosten mit 7,4 Mrd. € (+17,8% oder 1,1 Mrd. € zu
2011) hinter den Materialkosten (knapp 18 Mrd. €) mittlerweile
auf Platz 2 der Aufwandsposten katapultiert; noch vor
den Personalausgaben (~ 7 Mrd. €) auf Platz 3, gefolgt von
den Gebühren (~5,2 Mrd. €; +3,3%). Die prognostizierte
ceo-Spritersparnis soll je nach Streckenlänge allein durch
die strömungsoptimierten neuen Flügelenden mindestens
2% betragen; bei neo nochmals plus 15%, u. a. durch modifizierte
Triebwerke.
Vorbild natürliche Winglets
Chinesische Nachbauten ausländischer Produkte brandmarken
wir als Raubkopien. Respekt dagegen erntet die Wissenschaft
der Bionik beim Übertragen der Natur (Biologie) auf
die Technik. Den Vögeln hat das ihr Patent gekostet, worüber
aber zumindest dieser kalifornische Kondor offenbar recht
gelassen hinweg zu sehen bereit ist.
Generell könnte man alles, was irgendwie als Anbau an einer
ebenen Flügelspitze (wingtip) zum Einsatz kommt, mit winglet
bezeichnen. Es werden jedoch unterschiedlichste, oft herstellergeprägte
Begriffe verwendet. Jedes Flugzeugmodell hat im
Grunde, abhängig von Gewicht, Geschwindigkeit und Reichweite,
seine eigene, optimale Flügelspitzenform. Das erklärt
die Vielfalt. Allein der A380 musste da etwas zurückstecken.
Im Folgenden eine sicherlich unvollständige Übersicht.
c. Winglets
Bei der B747-400 klassisch eckig, wenngleich im Normalzustand
natürlich nicht so ramponiert wie bei diesem, irgendwo,
an irgendetwas angeeckten SAA-Jumbo. Beim A330 oder
A340 ebenfalls eckig, jedoch mit flacherem Winkel,
bei MD11 plus kleinem winglet
nach schräg unten.
2. Konkurrenz Airbus / Boeing
Sharklets A320neo vs. Split scimitar winglets B737NG
Toulouse schickt seinen A320neo mit sharklets auf die Mittelstrecke.
Boeing beabsichtigt, die blended winglets der
B737-800 und B737NG künftig durch „split scimitar winglets“
abzulösen. Laut Herstellerangaben sinkt damit der
Jahreskerosinverbrauch einer B738 um 170.000 Liter (x spe-
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