Flügel - Wing

Ein Flügel ist eine Art von Flosse , die Auftrieb erzeugt , während sie sich durch Luft oder eine andere Flüssigkeit bewegt . Dementsprechend haben Flügel stromlinienförmige Querschnitte , die aerodynamischen Kräften ausgesetzt sind und als Tragflächen wirken . Die aerodynamische Effizienz eines Flügels wird als sein Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand ausgedrückt . Der Aufzug ein Flügel mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit und erzeugt Anstellwinkel kann 01.59 sein Grßenordnungen grßer ist als der Gesamtluftwiderstand auf dem Flügel. Ein hohes Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand erfordert einen deutlich geringeren Schub , um die Flügel mit ausreichendem Auftrieb durch die Luft zu treiben.

Zu den im Wasser verwendeten Hebekonstruktionen gehören verschiedene Folien , wie beispielsweise Tragflügel . Die Hydrodynamik ist die leitende Wissenschaft, nicht die Aerodynamik. Anwendungen von Unterwasserfolien kommen in Wasserflugzeugen , Segelbooten und U-Booten vor .

Etymologie und Verwendung

Viele Jahrhunderte lang bezog sich das Wort "Flügel" aus dem Altnordischen vængr hauptsächlich auf die vordersten Gliedmaßen der Vögel (zusätzlich zum architektonischen Gang). Aber in den letzten Jahrhunderten hat sich die Bedeutung des Wortes erweitert, um Auftrieb erzeugende Anhängsel von Insekten , Fledermäusen , Flugsauriern , Bumerangs , einigen Segelbooten und Flugzeugen oder dem umgekehrten Profil eines Rennwagens zu umfassen , das eine nach unten gerichtete Kraft erzeugt , um die Traktion zu erhöhen.

Aerodynamik

Kondensation im Tiefdruckbereich über der Tragfläche eines Airbus A340 , die durch feuchte Luft strömt
Klappen (grün) werden in verschiedenen Konfigurationen verwendet, um die Flügelfläche zu vergrößern und den Auftrieb zu erhöhen. In Verbindung mit Spoilern (rot) maximieren Klappen den Luftwiderstand und minimieren den Auftrieb während der Landerolle.

Der Entwurf und die Analyse der Tragflächen von Flugzeugen ist eine der Hauptanwendungen der Wissenschaft der Aerodynamik , die ein Teilgebiet der Strömungsmechanik ist . Im Prinzip können die Eigenschaften der Luftströmung um jedes sich bewegende Objekt durch Lösen der Navier-Stokes-Gleichungen der Fluiddynamik ermittelt werden . Abgesehen von einfachen Geometrien sind diese Gleichungen jedoch notorisch schwer zu lösen und es werden einfachere Gleichungen verwendet.

Damit ein Flügel Auftrieb erzeugt , muss er in einem geeigneten Anstellwinkel ausgerichtet sein . In diesem Fall lenkt der Flügel den Luftstrom beim Passieren des Flügels nach unten ab. Da der Flügel eine Kraft auf die Luft ausübt, um ihre Richtung zu ändern, muss die Luft auch eine gleiche und entgegengesetzte Kraft auf den Flügel ausüben, was zu unterschiedlichen Luftdrücken über der Oberfläche des Flügels führt.

Querschnittsform

Ein Tragflügel ( amerikanisches Englisch ) oder Tragflügel ( britisches Englisch ) ist die Form eines Flügels, einer Schaufel (eines Propellers , eines Rotors oder einer Turbine ) oder eines Segels (im Querschnitt gesehen ). Flügel mit asymmetrischem Querschnitt sind im Unterschallflug die Regel . Flügel mit symmetrischem Querschnitt können auch Auftrieb erzeugen, indem ein positiver Anstellwinkel verwendet wird , um die Luft nach unten abzulenken. Symmetrische Tragflügel haben höhere Abwürgen Geschwindigkeiten als bombierte Tragflügel desselben Flügelfläche sind aber in verwendeten Kunstflug - Flugzeugen , da sie praktische Leistung liefern , ob sich das Flugzeug aufrecht oder umgedreht wird . Ein weiteres Beispiel kommt von Segelbooten, bei denen das Segel eine dünne Membran ohne Weglängenunterschied zwischen einer Seite und der anderen ist.

Für Fluggeschwindigkeiten nahe der Schallgeschwindigkeit ( transsonischer Flug ) werden Tragflächen mit komplexen asymmetrischen Formen verwendet, um den drastischen Anstieg des Widerstands, der mit einer Luftströmung nahe der Schallgeschwindigkeit verbunden ist, zu minimieren. Solche Tragflächen, die als überkritische Tragflächen bezeichnet werden , sind oben flach und unten gekrümmt.

Design-Merkmale

Der Flügel eines landenden BMI Airbus A319-100 . Die Vorflügel an seiner Vorderkante und die Klappen an seiner Hinterkante sind ausgefahren.

Flugzeugtragflächen können einige der folgenden Merkmale aufweisen:

  • Ein abgerundeter Anströmkante Querschnitt
  • Ein scharfer Hinterkantenquerschnitt
  • Spitzengeräte wie Lamellen , Schlitze oder Erweiterungen
  • Hinterkantenvorrichtungen wie Wölbklappen oder Flaperons (Kombination aus Wölbklappen und Querrudern)
  • Winglets , um zu verhindern, dass die Flügelspitzenwirbel den Widerstand erhöhen und den Auftrieb verringern
  • Dieder , oder ein positiver Flügelwinkel zur Horizontalen, erhöht die Spiralstabilität um die Rollachse, während Anhedral oder ein negativer Flügelwinkel zur Horizontalen die Spiralstabilität verringert.

Flugzeugflügel können verschiedene Vorrichtungen aufweisen, wie zum Beispiel Klappen oder Vorflügel, die der Pilot verwendet, um die Form und den Oberflächenbereich des Flügels zu modifizieren, um seine Betriebseigenschaften im Flug zu ändern.

  • Querruder (normalerweise in der Nähe der Flügelspitzen) zum Rollen des Flugzeugs im oder gegen den Uhrzeigersinn um seine Längsachse
  • Spoiler auf der Oberseite, um den Auftrieb zu stören und einem gerade gelandeten, aber noch in Bewegung befindlichen Flugzeug zusätzliche Traktion zu verleihen.
  • Wirbelgeneratoren mildern die Strömungsablösung bei niedrigen Geschwindigkeiten und großen Anstellwinkeln, insbesondere über Steuerflächen.
  • Flügelzäune , um die Strömung am Flügel zu halten, indem die Grenzschichttrennung von der Streuwalzenrichtung verhindert wird.
  • Klappflügel ermöglichen mehr Flugzeugablage auf engstem Raum des Hangardecks eines Flugzeugträgers
  • Flügel mit variablem Schwenkbereich oder "Swing Wings", die während des Flugs mit niedriger Geschwindigkeit (dh Start und Landung) ausgestreckte Flügel und für den Hochgeschwindigkeitsflug (einschließlich Überschallflug ) nach hinten geschwungene Flügel ermöglichen , wie z. B. bei der F-111 Aardvark , die F-14 Tomcat , die Panavia Tornado , die MiG-23 , die MiG-27 , die Tu-160 und die B-1B Lancer Kampfflugzeuge
  • Strakes zur Verbesserung der Flugeigenschaften
  • Chine , die in den Flügel übergehen kann
  • Vorderkante Droop-Klappe , ein Hochauftriebsgerät
  • Verkleidungen , Strukturen, deren Hauptfunktion darin besteht, eine glatte Kontur zu erzeugen und den Luftwiderstand zu reduzieren. Zum Beispiel Flap-Track-Verkleidungen

Flügel können andere kleinere unabhängige Oberflächen haben .

Anwendungen und Varianten

Zu den Anwendungen für Flügelformen gehören neben Starrflügelflugzeugen :

  • Hängegleiter , die Flügel im Bereich von vollständig flexiblen Einsatz ( Gleitschirme , Segelfliegen Fallschirme ), flexible (gerahmte Segel Flügel), zu starren
  • Drachen , die eine Vielzahl von Hebeflächen verwenden
  • Fliegende Modellflugzeuge
  • Hubschrauber , die einen rotierenden Flügel mit einem variablen Nickwinkel verwenden, um gerichtete Kräfte bereitzustellen
  • Propeller , deren Schaufeln Auftrieb für den Antrieb erzeugen.
  • Das Space Shuttle der NASA , das seine Flügel nur zum Gleiten während seines Abstiegs zu einer Landebahn verwendet. Diese Flugzeugtypen werden Raumflugzeuge genannt .
  • Einige Rennwagen , insbesondere Formel-1-Autos , die umgedrehte Flügel (oder Tragflächen ) verwenden, um bei hohen Geschwindigkeiten eine bessere Traktion zu bieten.
  • Segelboote , die flexible Stoffsegel als vertikale Flügel mit variabler Fülle und Richtung verwenden, um sich über das Wasser zu bewegen.
  • Tragflügelboote , die starre flügelförmige Strukturen verwenden, um ein Schiff aus dem Wasser zu heben, um den Widerstand zu verringern und die Geschwindigkeit zu erhöhen.

In der Natur

In der Natur haben Flügel entwickelte sich in Insekten , Pterosaurier , Dinosaurier ( Vögel ) und Säugetiere ( Fledermäuse ) als Mittel zur Fortbewegung . Verschiedene Arten von Pinguinen und anderen flighted oder flightless Wasservögel wie Alke , Kormoranen , Trottellummen , shearwaters , Eider und scoter Enten und Tauchvögel sind begeisterte Schwimmer, und nutzen ihre Flügel zu treiben durch Wasser.

Flügelformen in der Natur

Zugstrukturen

1948, Francis Rogallo erfand einen drachenartigen dehnbaren Flügel von aufgeblasenem oder starrem Streben unterstützt, die in neuen Möglichkeiten für Flugzeuge hineingeführt. Kurze Zeit später erfand Domina Jalbert flexible, unsparred, dicke, profilierte Ram-Air-Flügel. Diese beiden neuen Flügelzweige wurden seitdem umfassend untersucht und in neuen Flugzeugzweigen angewendet, insbesondere um die Landschaft der persönlichen Freizeitfliegerei zu verändern.

Siehe auch

Natürliche Welt:

Luftfahrt:

Segeln:

Verweise

Externe Links