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der flugleiter 2013/03 Technik Technik der flugleiter 2013/03
zifischem Gewicht 0,81 kg/ltr bei 20°C = 138 Tonnen). Dadurch
könnte die Nutzlast um 1.100 kg oder die Reichweite
um 140 Km gesteigert werden. Lufthansa erwartet durch die
sharklets im Jahr um die 150 Tonnen Kerosinersparnis pro
Flugzeug.
3. Winggrids
Winggrid-Flügel haben aufgefächerte Flügelenden (engl.
grids=Gitter). Technisch gesehen handelt es sich um Mehrdecker.
Die gegenseitige Beeinflussung der einzelnen „Flügelchen“
verbessert die Aerodynamik an den Flügelenden
durch einen dort erheblich verringerten induzierten Widerstand.
b. Adaptive winglets
Den spiroids wird ordentlich Potenzial bescheinigt, an winggrids
wird geforscht. Alle hier vorgestellten Formen sind
starr. Wirklich erfolgreich von den Vögeln kopieren bedeutet
aber auch, flexibel zu werden. Einige Adler z. B. können ihre
Flügelenden sehr stark verbiegen, um dann bei der Jagd mit
geringerer Spannweite die Vorteile des engen Kurvenflugs zu
nutzen. In diese Richtung gehen Versuche mit sog. adaptiven
winglets. Für jede Phase eines Fluges das optimale Profil.
Wirbelarten gibt es viele. Allen gemeinsam ist, dass sie ihre
Bewegungsenergie in Wärme umwandeln. Im Wirbelzentrum
herrscht eine geringere Drehbewegung. Dennoch findet hier
entgegen des Gesetzes von Bernoulli kein Druckanstieg
mehr statt, woraus folgt: Je stärker der Wirbel, umso größer
der Druckunterschied zwischen Vorder- und Rückseite des
umströmten Körpers. Dieses Naturschauspiel ist Teil des
Gesamtwiderstandes und wird Form (Fw) – oder Druckwiderstand
genannt.
Drei Beispiele von Wirbelbildung an der Tragfläche:
Hybridformen
c. Sehr ambitioniert sind Forschungsprogramme wie das
der NASA zur Entwicklung organischer Fluggeräte.
a. Blended/raked
Der A350 soll mit einer Mischform aus abgeschrägter und
hochgezogener Flügelspitze gebaut werden.
4. Zukunft?
a. Ringflügel
Ein Ringflügel wäre das konsequent zu Ende gedachte Konzept
der spiroids, technisch jedoch immens schwierig zu
realisieren. Ein Ringflügel generiert ebenfalls Wirbelschleppen,
obwohl es gar keine Flügelspitzen gibt. Die Wider -
standswerte könnten aber um die Hälfte unter denen von
ebenen Standard-Tragflächen mit umgerechnet gleicher
Spannweite liegen.
Kapitel 2
Wirbel gleich Widerstand
1.) Am angeströmten Tragflächenprofil wird aus der anfangs
laminaren Grenzschicht zur Mitte hin am Umschlagpunkt
eine turbulente. Noch weiter Richtung Hinterkante definiert
sich über den Anstellwinkel die Lage des Ablösepunktes,
ab dem Verwirbelung einsetzt. Eine Vergrößerung
des Anstellwinkels bewirkt eine Wanderung des
Ablösepunktes Richtung Flügelvorderkante, woraufhin
die Verwirbelung zu nimmt.
b. Split scimitar winglets
Diese „dual-feather“ Flügelspitzen einer B737 Max – kalifornischer
Kondor & Genossen lassen grüßen – sind mit einer
im Vergleich zur B737NG etwas modifizierten Variante ausgestattet.
Wer am Fliegerstammtisch punkten muss, kann
mit etwas Übung auch mal locker flockig, gewürzt mit einer
Prise Selbstverständlichkeit im Unterton, Zungenbrecher
wie „scimitar-edged split-tip blended winglets“ als treffliche
Beschreibung in die Runde hauen. Lt. Boeing nochmal 1,5%
Spritersparnis gegenüber blended winglets.
Umströmte Körper stellen für die Luft einen Widerstand dar.
Die Flugzeugsilhouette macht da keine Ausnahme. Mit zunehmender
Stirnfläche (A380, A300 Beluga) steigt er linear,
bei gleichbleibender Stirnfläche, aber mit zunehmender Geschwindigkeit,
sogar im Quadrat. Widerstandsverringerung
lässt sich z. B. durch optimierte Formveränderung (Flügelprofil,
winglets) und Oberflächenveredelung (Lackierung,
Nanobeschichtung, Haifischhaut) erreichen. Dennoch gilt für
alle umströmten Körper: Hinter ihnen entstehen mehr oder
weniger ausgeprägte Wirbel. Sie treten immer paarweise
und in entgegengesetzter Drehrichtung auf.
2.) Wenn Luft (oder Wasser) strömt entsteht Reibung. Wird
ein Profil umströmt, löst sich dahinter der sog. Anfahrwirbel.
Der wiederum generiert eine entgegengesetzte
Zirkulationsströmung von hinten unten um das Profil
herum. Die Lebenserwartung eines Anfahrwirbels ist begrenzt,
seine Zirkulationsströmung bleibt, solange die
Tragfläche laminar umströmt wird.
3.) Aufgrund des Bernoullischen Gesetzes herrscht auf der
Flügelunterseite Überdruck und auf der Oberseite Unterdruck;
Grundvoraussetzung um fliegen zu können für alle,
die mit dem Manko behaftet sind, schwerer als Luft zu
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