Winglet

Eines der vielen Grundprobleme der Aerodynamik ist die nahezu perfekte Lichtdurchlässigkeit von Luft. Folglich sieht man nicht, was z.B. ein Flugzeug für ein Chaos anrichtet, wenn es die Luft durchpflügt. Deshalb ist es auch für die Allgemeinheit nicht sofort nachvollziehbar, warum ein Bauteil wie z.B. ein Winglet sich positiv auswirkt. Zuerst wird hier als separater Schritt auf dem Weg von einer 2D-Simulation des Profils HS117 hin zu Experimenten mit 3D-Simulationen zu den Themen Gleit- und Kurvenflug ein Zwischenstopp eingelegt.

Dazu wurde SUFIT gestutzt auf das äußere Viertel einer Tragflächenhälfte und je eine Simulation ohne und mit Winglet durchgeführt. Mit den 3D-Bildern SUFITOhneWinglet und SUFITMitWinglet wird veranschaulicht, dass ohne Winglet selbst bei geringen Anstellwinkel von 3,452° minus 1,5° Schränkung am Profilende ein ausgeprägter Druckausgleich zwischen dem kleinen Überdruck auf der Unterseite und dem größeren Unterdruck auf der Oberseite stattfindet. Die zugehörige Strömung entwickelt einen Wirbel, der mit Winglet erheblich sanfter ausfällt. Dies verdeutlicht auch ein Querschnitt in der yz-Ebene hinter der Tragfläche. Bild SUFITOhneWingletVSPyz zeigt hinter dem Ende der Tragfläche einen ausgeprägten Wirbel, während SUFITMitWingletVSPyz eine deutlich verringerte Wirbelbildung aufweist. Man beachte die unterschiedliche Skalierung der Isolinien für den Druck.

Aus Gründen der Energieerhaltung lässt sich dann folgendes Argument sofort ableiten: Je mehr man ruhende Luft in Bewegung setzt und deshalb mehr Energie im Nachlauf z.B. einer Tragfläche speichert, desto größer ist der Energieverlust des Flugzeugs. Dieser muss mit irgendeiner Form eines Antriebs kompensiert werden, zumindest wenn man gleichbleibend in der Horizontalen fliegen will.