Hallo Bruchvogel
Winglets bewirken folgendes:
1. Winglets verlagern einen Teil der am Flügelende abgehenden Wirbel zur Wingletspitze. Die dort abgehenden Wirbel induzieren dann einen geringeren Abwind am Hauptflügel als Wirbel, die bei einem Flügel ohne Winglets, an der Flügelspitze abgehen, da der Abstand Wirbel - Flügel größer ist. (Gesetz von Biot-Savart). Entgegen der verbreiteten Meinung verhindern Winglets nicht, das es zu einer Ausgleichsströmung zwischen Ober- und Unterseite kommt.
2. Winglets gewinnen einen Teil der im Randwirbel gebundenen Energie zurück.
Die Ausgleichsströmung um die Flügelspitze überlagert sich mit der ungestörten Anströmung die zu einem Anstellwinkel am Winglet führt. Das Winglet erzeugt dann Auftrieb und Wiederstand. Da der Auftrieb senkrecht zur lokalen Anströmung steht , hat dieser immer eine nach vorne gerichtete Komponente. Sie wirkt also dem Widerstand entgegen. Die lokale Anströmung des Winglets ändert sich mit der Höhe, hat also eine aerodynamische Schränkung. Winglets sollten daher immer profiliert sein und zwar mit einem Profil, das eine große Ca - Spanne abdeckt.
3. Ein funktionierendes Winglet hat, da es Auftrieb erzeugt eine Übergeschwindigkeit auf der zum Flugzeugrumpf gerichteten Seite. diese überlagert sich mit der Strömung des Hauptflügels. Daraus folgt, dass die Ca- Verteilung in Spannweitenrichtung im Bereich der Flügelspitze fülliger wird.
Der Druckgradient, also die Änderung des Druckes entlang der Spannweite wird daher schwächer. Daher reduziert dich die Strömung in Richtung Flügelspitze, es entstehen also weniger Wirbel in der Nachlauffläche.
4. Und jetzt wird es noch spezieller: Ein Wirbel, der in an der Wingletspitze eines nach oben zeigenden Winglets abgeht hat auch Auswirkungen auf den Nachlauf. (wieder Biot Savart). Dieser wird durch den Wirbel auseinander gezerrt. Der Nachlauf wird breiter, die Streckung also quasi erhöht.
Das Winglet sollte am Fuß deutlich kürzer sein als der Flügel. Unter anderem aus dem Grund, dass die Stelle der maximalen Übergeschwindigkeit des Winglets auf keinem Fall an derselben Stelle liegen sollte wie die des Hauptflügels. Das würde zu einem Ca am Flügelspitzenbereich führen, den das Flügelprofil eventuell nicht verträgt.
Außerdem erlaubt ein kürzeres Winglet, das eine ausreichende Menge Luft das Winglet anströmen kann.
ABER: Die Re Zahl wird extrem klein, daher lieber ein Winglet größerer Tiefe wählen.
Anstellung und Schränkung:
Ein Winglet muss so angestellt sein, das es immer im Arbeitsbereich des verwendeten Profils liegt. Und das im ganzen Flugbereich! Denn der Anströmwinkel ändert sich gewaltig.
Für die Schränkung wird es noch wilder, da sich ja die aerodynamische Anströmung über die Winglethöhe ändert.
Ein Wingelt erhöht außerdem die V-Stellung des Flugzeuges, es wird rollstabiler.
Winglets bringen übrigens nur Vorteile im Flug mit hohen Ca Werten also Langsamflug, bzw. Streckenflug in großer Höhe (geringe Dichte).
