Istut terminaalissa, lentosi on hieman myöhässä ja katsot ajanvietteeksi ikkunan takana pysäköityjä lentokoneita.
Airbus A320 on juuri rullannut portille. Sen siipien päissä on kaksi suurta pintaa, jotka nousevat kohti taivasta.
Hieman kauempana toisessa lentokoneessa on huomaamattomammat siivenkärjet. Boeing 737 -koneessa ne näyttävät lähes kahdelta terältä, joista toinen osoittaa ylös ja toinen alas. Sitten paikalle saapuu toinen kone… jossa ei ole juuri mitään näistä.
Ensi silmäyksellä voisi luulla, että kyse on vain muotoilusta.
Eräänlaisesta esteettisestä allekirjoituksesta, josta lentokoneen tunnistaa.
Todellisuudessa nämä siivenpäissä olevat erikoiset muodot ratkaisevat hyvin konkreettisen aerodynaamisen ongelman.
Niitä kutsutaan yleisesti nimellä winglet.
Vaikka ne näyttävät pieniltä verrattuna matkustajakoneen mittoihin, niiden vaikutus voi olla riittävän suuri, jotta lentoyhtiö voi säästää huomattavia määriä polttoainetta koneen elinkaaren aikana.
Mitä wingletit siis tarkalleen ottaen tekevät? Miksi ne vähentävät kulutusta? Miksi joissakin koneissa on valtavat wingletit, kun taas toiset näyttävät pärjäävän mainiosti ilmankin?
Ymmärtääksemme tämän meidän on tarkasteltava jotain, mitä emme juuri koskaan näe: mitä ilma tekee siiven päässä, kun lentokone lentää.
Mikä on winglet?
Winglet on siiven päähän sijoitettu aerodynaaminen pinta.
Tunnistettavimmassa muodossaan se muistuttaa pientä, lähes pystysuoraa siipeä, joka nousee kohti taivasta.
Mutta kaikki wingletit eivät ole samanlaisia.
Jotkut ovat lähes pystysuoria. Toiset ovat kallellaan ulospäin. Jotkut sulautuvat hyvin asteittain siiven muotoon. Toisissa on jopa alaspäin osoittava osa.
Jotkut lentokoneet käyttävät täysin erilaista filosofiaa: pienen pystysuoran pinnan lisäämisen sijaan insinöörit yksinkertaisesti pidentävät siipeä ulospäin kapenevalla kärjellä.
Tästä syystä sanaa “winglet” käytetään joskus hieman huolimattomasti kuvaamaan kaikkia siiven päistä löytyviä laitteita.
Esimerkiksi Airbus käyttää nimeä Sharklet tietyistä siivenkärkilaitteistaan, kun taas Boeingilla tavataan blended winglet -malleja, Split Scimitar Winglet -siipiä tai 737 MAX -koneen Advanced Technology Winglet -siipiä.
Niiden muoto vaihtelee valtavasti.
Mutta kaikkien näiden laitteiden taustalla on sama tavoite:
tehdä siivestä tehokkaampi.
Wingletien ymmärtäminen vaatii siiven pään ilmiöiden ymmärtämistä
Kun lentokone lentää, sen siivet tuottavat nostovoimaa.
Ilman täydellistä aerodynamiikan kurssia voimme todeta, että siiven kahden puolen välillä on paine-ero.
Siiven keskiosassa kaikki sujuu suhteellisen hyvin.
Ongelma syntyy sen päässä.
Todellinen siipi ei ole ääretön.
Se loppuu johonkin.
Kun ilma saapuu lähelle tätä päätä, virtaus häiriintyy. Ilma kiertää siiven pään ja osallistuu pyörteisen liikkeen luomiseen.
Koneen taakse syntyy voimakkaita pyörteitä, joita kutsutaan kärkipyörteiksi.
Olet ehkä nähnyt ne tietämättä, mitä katsot.
Tietyissä kosteusolosuhteissa siipien päiden takana on mahdollista nähdä eräänlainen pyörteinen vanana, erityisesti nousu- tai laskuvaiheessa.
Nämä pyörteet eivät ole vain näyttäviä.
Ne edustavat myös tehokkuuden menetystä.
NASA selittää, että siipien päissä syntyvät pyörteet vaikuttavat niin sanottuun indusoituun vastukseen eli nostovoiman tuottamiseen liittyvään vastukseen.
Toisin sanoen lentokoneen lennättämisellä on aerodynaaminen hinta.
Ja juuri tätä kustannusta insinöörit pyrkivät vähentämään.
Todellinen vihollinen: indusoitu vastus
Kun lentokone liikkuu ilmassa, sen on voitettava erilaisia vastuksen muotoja.
Vastusta voi ajatella voimana, joka pyrkii jatkuvasti hidastamaan konetta.
Nopeuden ylläpitämiseksi moottoreiden on tuotettava riittävästi työntövoimaa sen kompensoimiseksi.
Mitä suurempi vastus on, sitä enemmän työntövoimaa on tuotettava.
Ja mitä enemmän työntövoimaa tarvitaan, sitä enemmän moottorit yleensä kuluttavat polttoainetta.
Tässä kohtaa siiven päässä olevat muutamat senttimetrit tai metrit alkavat yhtäkkiä olla hyvin tärkeitä.
Indusoitu vastus liittyy suoraan nostovoiman tuottamiseen ja kolmiulotteisiin ilmiöihin, joita esiintyy erityisesti siipien päiden ympärillä.
Yksinkertaistettuna ongelman voisi tiivistää näin:
siipi tuottaa nostovoimaa → syntyy pyörteitä → nämä pyörteet lisäävät indusoitua vastusta → tämä vastus maksaa energiaa.
Ilmailuinsinöörit ovat siis jo pitkään pyrkineet rajoittamaan näitä häviöitä.
Ja yksi ratkaisuista on nimenomaan siiven pään muokkaaminen.
Miten winglet todella toimii?
Winglet muuttaa ilman virtausta siiven päässä.
Sen tavoitteena ei ole taianomaisesti hävittää pyörteitä. Wingleteillä varustettu kone luo tietenkin edelleen kärkipyörteitä.
Mutta se auttaa vähentämään niiden vaikutuksia ja parantamaan siiven yleistä aerodynaamista tehokkuutta.
NASA tiivistää periaatteen melko selkeästi: oikein suunniteltu winglet vähentää siiven pään pyörteen voimakkuutta ja auttaa siten vähentämään indusoitua vastusta.
Tässä kohtaa esiin nousee yksi järjestelmän mielenkiintoisimmista puolista.
Winglet voi tavallaan antaa siivelle suuremman tehollisen kärkivälin ilman, että tarvitaan täsmälleen samaa kärkivälin kasvua kuin pelkällä vaakasuoralla pidennyksellä.
Tämä on tärkeää, sillä pidempi siipi on myös erinomainen tapa vähentää indusoitua vastusta.
Tällöin herää heti kysymys.
Miksi ei vain rakenneta jättimäisiä siipiä?
Miksi siivistä ei tehdä paljon pidempiä?
Puhtaasti aerodynaamiselta kannalta pitkät ja kapeat siivet ovat erittäin kiinnostavia.
Riittää, kun katsoo purjelentokonetta.
Sen siivet näyttävät toisinaan loputtomilta.
Tämä ei tietenkään ole sattumaa.
Mitä suurempi siiven hoikkuus on, sitä enemmän indusoitua vastusta voidaan vähentää. NASA muistuttaa, että vastus vähenee, kun hoikkuus kasvaa.
Miksi sitten Airbus A320- tai Boeing 737 -koneessa ei ole vain purjelentokoneen siipiä?
Koska lentokone ei elä vain taivaalla.
Sen on toimittava myös… lentokentällä.
Kuvittele hetki, että kaikkien matkustajakoneiden kärkiväliä kasvatettaisiin äkillisesti useilla metreillä.
Jotkut eivät enää mahtuisi kunnolla pysäköintipaikoilleen.
Koneiden välisiä etäisyyksiä olisi muutettava.
Jotkut rullaustiet muuttuisivat liian kapeiksi.
Infrastruktuuria olisi mukautettava.
Ja mitä pidemmäksi siipi tulee, sitä enemmän myös rakenteelliset vaatimukset voivat muuttua.
Siipi ei ole vain kevyt lauta, joka on kiinnitetty runkoon. Se kantaa huomattavia kuormia ja sisältää monissa matkustajakoneissa merkittävän osan polttoaineesta.
Kärkivälin kasvattaminen tarkoittaa siis painon, rakenteen, taivutuskuormien, aerodynamiikan ja maatoimintojen rajoitteiden huomioimista.
Wingletistä tulee tällöin eräänlainen tyylikäs kompromissi.
Se pyrkii saavuttamaan osan tehokkaamman siiven eduista kasvattamatta vaakasuoraa kokoa liikaa.
Muutama prosentti polttoainetta… onko se todella tärkeää?
Ehkä tässä kohtaa wingletit ovat vaikuttavimmillaan.
Oletetaan, että jokin muutos säästää vain muutaman prosentin polttoainetta.
Oman autosi kohdalla se voi tuntua kiinnostavalta, mutta ei vallankumoukselliselta.
Matkustajakoneen mittakaavassa laskutoimitus on aivan toinen.
Kaupallinen kone voi lentää useita tuhansia tunteja vuodessa.
Ja aloittaa taas seuraavana vuonna.
Ja sitä seuraavana.
Joskus kahden vuosikymmenen ajan tai pidempään.
Kerro tämä sitten kymmenillä tai jopa sadoilla koneilla laivastossa.
Yhtäkkiä muutaman prosentin säästö muuttuu valtavaksi.
Airbus ilmoittaa esimerkiksi, että sen Sharkletit voivat tuoda 4 % tai enemmän polttoainesäästöjä tietyissä A320-perheen sovelluksissa.
Aviation Partners Boeing puolestaan ilmoittaa Blended Winglet -siivilleen saavutettavan useiden prosenttien hyötyjä tehtävästä riippuen, ja matkalennon polttoainetehokkuuden parannus voi olla tietyissä olosuhteissa jopa noin 6 %.
Tietenkin näitä lukuja ei voi soveltaa summittaisesti kaikkiin koneisiin, reitteihin ja winglet-tyyppeihin.
Mutta ne osoittavat hyvin, miksi lentoyhtiöt ovat niistä niin kiinnostuneita.
Lentoyhtiölle winglet ei ole vain kaunis osa siiven päässä.
Se on potentiaalisesti polttoainetta, jota ei tarvitse ostaa tuhansien lentojen aikana.
Miksi wingletien muodot ovat niin erilaisia?
Nyt kun tiedämme niiden roolin, herää toinen kysymys.
Jos periaate toimii, miksi insinöörit eivät laita täsmälleen samanlaista wingletiä kaikkiin koneisiin?
Koska ilmailussa ratkaisu, joka toimii täydellisesti yhdessä koneessa, voi olla paljon vähemmän kiinnostava toisessa.
Boeing 737:n siipeä ei ole suunniteltu kuten Airbus A350:n siipeä.
Nopeudet, massat, rakenne, kärkiväli, nuolikulma, siiven profiili ja suunnitellut tehtävät eivät ole täsmälleen samoja.
Siiven pään laitteen on siis oltava sovitettu koko koneeseen.
Klassiset wingletit
Ensimmäiset helposti tunnistettavat mallit ovat yleensä melko pystysuoria pintoja.
Boeing 747-400 on luultavasti yksi kuuluisimmista esimerkeistä.
Jos vertaat 747-400-konetta joihinkin vanhempiin 747-malleihin, siipien päihin pystytetyt pienet pinnat pistävät heti silmään.
Blended wingletit
Blended winglet -periaatteeseen kuuluu erityisesti siiven ja wingletin välisen siirtymän tekeminen paljon asteittaisemmaksi.
Sen sijaan, että näyttäisi siltä, että pieni pystysuora siipi on vain liimattu päähän, molemmat muodot kohtaavat pehmeällä kaarella.
Näitä löytyy erityisesti monista edellisen sukupolven Boeing 737 -koneista.
Aviation Partners Boeing selittää, että tämä asteittainen integrointi auttaa vähentämään vastusta ja parantamaan suorituskykyä.
Airbusin Sharkletit
Jos lennät säännöllisesti, olet todennäköisesti jo nähnyt niitä.
Sharkletit ovat suuria, ylöspäin kääntyneitä siivenkärkiä, joita löytyy erityisesti monista A320-perheen koneista.
Ne antavat koneelle heti modernimman ilmeen, mutta niiden etu on ennen kaikkea aerodynaaminen.
Airbus ilmoittaa, että ne kasvattavat siiven tehollista kärkiväliä ja vähentävät indusoitua vastusta.
Split Scimitar ja muut kaksoiswingletit
Sitten on olemassa wingletit, jotka näyttävät päättäneen, ettei yksi pinta enää riitä.
Joissakin Boeing 737 -koneissa huomaa suuren ylöspäin suunnatun osan, jonka seurana on toinen, pienempi alaspäin suunnattu kärki.
Tämä on erityisesti Split Scimitar Winglet -mallien tapaus.
Muoto on näyttävä, lähes aggressiivinen, mutta se vastaa jälleen kerran virtauksen optimoinnin tarpeeseen.
737 MAX ja sen Advanced Technology Wingletit
Boeing 737 MAX vie tätä logiikkaa vielä pidemmälle hyvin tunnistettavalla laitteella, jossa on kaksi pintaa.
Boeing selittää, että tämä järjestelmä lisää nostovoimaa ja tehollista kärkiväliä vähentäen samalla vastusta, ja wingletin tuoma polttoainesäästö voi olla jopa noin 2 %.
Entä lentokoneet, joissa ei ole pystysuoria wingletejä?
Tässä kohtaa aihe muuttuu erityisen mielenkiintoiseksi.
Koska kaiken tämän luettuaan voisi ajatella:
”Selvä. Jos wingletit ovat niin tehokkaita, kaikissa koneissa pitäisi olla sellaiset.”
Ja silti näin ei ole.
Katso esimerkiksi joitakin moderneja koneita: niiden siiven pää voi olla hyvin pitkä ja kapeneva muodostamatta suurta pystysuoraa lisäkettä, johon sana winglet yleensä yhdistetään.
Tämä ei johdu siitä, että niiden insinöörit olisivat unohtaneet ongelman.
Se johtuu yksinkertaisesti siitä, että siihen on useita tapoja tarttua.
Voidaan käyttää wingletiä.
Voidaan kasvattaa siiven hoikkuutta.
Voidaan käyttää kapenevaa ja pidennettyä kärkeä, jota kutsutaan usein nimellä raked wingtip.
Voidaan myös suunnitella alusta alkaen siipi, jonka koko geometria on optimoitu häviöiden vähentämiseksi.
Ja tämä on olennainen kohta.
Winglet ei ole taikaosa, joka on ehdottomasti lisättävä jokaiseen koneeseen.
Kyse on yhdestä ratkaisusta muiden joukossa.
Wingletillä on myös haittoja
Jos wingleteillä olisi vain etuja, asia olisi nopeasti ratkaistu.
Niitä asennettaisiin kaikkialle.
Mutta pinnan lisääminen siiven päähän lisää myös painoa ja muuttaa rakenteen kantamia kuormia.
Otetaan erityisen selvä esimerkki.
Aviation Partners Boeing ilmoittaa, että wingletien asentaminen Boeing 757-200 -koneeseen ei tarkoita vain itse wingletien painoa, vaan myös siihen liittyvien rakenteellisten muutosten painoa.
Tämä osoittaa hyvin, että toimenpide ei ole vain hiilikuitupalan ottamista, sen ruuvaamista siiven päähän ja takaisin lentoon lähtemistä.
Kun winglet luo ylimääräisiä aerodynaamisia voimia siiven päähän, ne on välitettävä koko rakenteelle.
Kuormat on siis laskettava.
Vahvistettava tiettyjä osia tarvittaessa.
Testattava.
Sertifioitava.
Ja varmistettava, että saavutettu hyöty ylittää massa-, monimutkaisuus- ja huoltokustannukset.
Huonosti suunniteltu winglet voisi jopa toimia väärään suuntaan lisäämällä enemmän vastusta kuin se säästää.
Kysymys ei siis ole koskaan:
”Voimmeko asentaa mahdollisimman suuren wingletin?”
Vaan:
”Mikä muoto antaa parhaan kompromissin juuri tälle koneelle?”
Voiko wingletejä lisätä vanhaan lentokoneeseen?
Kyllä, ja juuri se tekee aiheesta taloudellisesti mielenkiintoisen.
Jotkut koneet ovat saaneet wingletit, vaikka niitä ei ollut, kun ne tulivat tehtaalta.
Tällöin puhutaan jälkiasennuksesta (retrofit).
Kuvittele lentoyhtiö, joka käyttää konetta, jolla on vielä kymmenen tai viisitoista vuotta uraa edessään.
Useiden koneiden muokkaaminen on tietenkin merkittävä investointi.
Mutta jos tämä muutos vähentää kulutusta riittävästi jokaisella lennolla, laskelma voi muuttua pitkällä aikavälillä kiinnostavaksi.
Yksittäinen meno tänään voi säästää polttoainetta tuhansien lentotuntien aikana.
Tästä syystä olemme nähneet vuosien varrella monien Boeing 737-, 757- tai 767-koneiden saavan erilaisia winglet-järjestelmiä.
Mutta jälleen kerran: mitä tahansa ei voi asentaa mihin tahansa koneeseen.
Rakenteen on kyettävä kestämään uudet kuormat, ja muutoksen on oltava tutkittu ja sertifioitu.
Poistavatko wingletit jättöpyörteet?
Eivät.
Ja tämä on melko yleinen sekaannus.
Koska wingletit vähentävät siiven pään pyörteisiin liittyviä vaikutuksia, voisi kuvitella, että wingleteillä varustettu kone ei enää juuri luo turbulenssia taakseen.
Se olisi suuresti liioiteltua.
Nostovoimaa tuottava kone jatkaa kiertoliikkeen ja jättöpyörteiden luomista.
Airbus A380 ei siis muutu yhtäkkiä vaarattomaksi pientä konetta seuraavalle vain siksi, että sen siivenkärjet on optimoitu.
Koneiden väliset etäisyysmenettelyt pysyvät välttämättöminä.
Wingletit on suunniteltu ennen kaikkea parantamaan niitä kantavan koneen aerodynaamista tehokkuutta.
Käytetäänkö wingletejä vain polttoaineen säästämiseen?
Kulutus on yleensä hyöty, josta puhutaan eniten.
Ilmeisestä syystä: polttoaine on lentoyhtiölle huomattava menoerä.
Mutta vastuksen vähentäminen voi tuoda muita etuja.
Jos kone kuluttaa vähemmän polttoainetta tietyn matkan kulkemiseen, se voi parantaa sen toimintamatkaa tai kykyä kuljettaa tietty kuorma.
Tietyt kokoonpanot voivat myös tarjota parempaa suorituskykyä tietyissä nousuolosuhteissa.
Aviation Partners Boeing mainitsee esimerkiksi mahdolliset suorituskyvyn, toimintamatkan ja kantokyvyn parannukset koneesta ja tehtävästä riippuen.
Ja luonnollisesti vähemmän polttoaineen polttaminen tarkoittaa myös vähemmän CO₂-päästöjä vastaavan tehtävän suorittamiseksi.
Jälleen kerran, winglet ei muuta konetta radikaalisti yksinään.
Mutta kaupallisessa ilmailussa pienten parannusten kerryttäminen on juuri yksi tehokkaimmista tavoista edistää suorituskykyä.
Mistä modernit wingletit ovat peräisin?
Ajatus siipien päiden parantamisesta ei ole uusi.
Insinöörit ovat työskennelleet hyvin pitkään indusoidun vastuksen ongelman parissa.
Mutta modernin wingletin kehitys liittyy erityisesti yhdysvaltalaiseen insinööriin Richard Whitcombiin, joka työskenteli NASAn Langley-tutkimuskeskuksessa.
1970-luvun puolivälissä Whitcomb tutki ja testasi erilaisia lähes pystysuoria pintakokoonpanoja, jotka oli sijoitettu siipien päihin.
NASA ilmoittaa, että hänen tutkimuksiinsa vaikuttivat erityisesti liitävien lintujen siipien päiden aerodynaamisen käyttäytymisen havainnot.
Tuulitunnelikokeita tehtiin, ja sitten konseptia testattiin lennossa.
1970-luvun lopussa muokattu KC-135 lensi vaikuttavilla kokeellisilla wingleteillä.
Kokeet osoittivat mitattavia vastuksen vähennyksiä, mikä vahvisti, että ajatus ei ollut vain tyylikäs paperilla.
Muutamaa vuosikymmentä myöhemmin riittää, kun katsoo ympärilleen millä tahansa suurella lentokentällä mitatakseen kuljetun matkan.
Miksi kaikissa uusissa koneissa ei ole jättimäisiä wingletejä?
Koska siiven tulevaisuus ei todennäköisesti koostu aina vain suurempien pystysuorien pintojen lisäämisestä.
Edistys komposiittimateriaaleissa ja aerodynaamisessa laskennassa mahdollistaa nykyään paljon kapeampien, pidempien ja hienostuneempien siipien suunnittelun.
Valmistajat pyrkivät parantamaan koko siipeä yhden pienen alueen sijaan.
Modernit koneet osoittavatkin useita erilaisia filosofioita.
Joissakin winglet pysyy hyvin näkyvänä.
Toisissa kärki näyttää melkein jatkuvan luonnollisesti äärimmäisen työstetyssä kaaressa.
Ja tulevaisuuden koneissa siivet voivat tulla vielä pidemmiksi.
Haaste on aina sama: saavuttaa maksimaalinen tehokkuus muuttamatta konetta rakenteelliseksi painajaiseksi tai lentokoneeksi, jota on mahdotonta pysäköidä olemassa oleville lentokentille.
Se on lopulta koko ilmailuinsinööritaidon historia.
Jatkuva kompromissi.
Winglet vai pidempi siipi: kumpi ratkaisu on parempi?
Yleispätevää vastausta ei ole.
Pidempi siipi voi olla erittäin tehokas indusoidun vastuksen vähentämisessä.
Winglet voi tuoda osan tästä edusta rajoittaen samalla kärkivälin kasvua.
Kapeneva kärki voi olla parempi toisessa koneessa.
Ja täysin uusi siipi voi mahdollistaa useiden ratkaisujen yhdistämisen.
Kaikki riippuu koneen tehtävästä.
Alueellisella koneella, joka tekee useita nousuja ja laskuja joka päivä, ei ole täsmälleen samoja rajoitteita kuin kaukolentokoneella, joka viettää neljätoista tuntia matkalennossa.
Koneella, jonka on käytettävä pieniä lentokenttiä, ei ole samoja kärkivälirajoitteita kuin koneella, joka on suunniteltu yksinomaan suurille kansainvälisille solmukohdille.
Tästä syystä kaksi samanaikaisesti rakennettua konetta voivat olla siipien päiltään täysin erilaisia…
vaikka ne molemmat olisivat täydellisesti optimoituja siihen, mitä niiltä vaaditaan.
📖 Artikkeleita, jotka saattavat kiinnostaa sinua
Haluatko oppia vielä hieman lisää lentokoneiden toiminnasta? Tässä on muutamia täydentäviä artikkeleita, joilla voit jatkaa ilmailuun tutustumista:
-
Miten näin painava lentokone voi lentää? — nostovoima, nopeus, siipien muoto… yksinkertainen selitys ymmärtääksesi, miten useat sadat tonnit voivat irrota maasta.
-
Miksi lentokoneet lentävät niin korkealla? — kulutus, sää, moottoreiden suorituskyky: selvitä, miksi matkustajakoneet lentävät yleensä noin 10 000 metrin korkeudessa.
-
Miksi lentokoneet jättävät valkoisia vanoja? — ymmärrä, miten tietyistä koneista näkyvät tiivistymisvanat muodostuvat.
✈️ Suositellut tuotteet
Pidätkö ilmailun maailmasta pienimpiä yksityiskohtia myöten? Tässä on muutamia kokoelmia, joihin tutustua ja jatkaa harrastusta lukemisen ulkopuolella:
-
Lentokoneen pienoismalli — löydä valikoima pienoismalleja, jotka ovat saaneet inspiraationsa ikonisimmista matkustajakoneista.
-
Lentokoneen avaimenperä — pieni ilmailuhenkinen yksityiskohta päivittäiseen käyttöön, ihanteellinen ohjaamo- ja matkailuharrastajille.
-
Lentäjän aurinkolasit — suuri klassikko, joka on saanut inspiraationsa ilmailun maailmasta ja jossa on heti tunnistettava tyyli.
Johtopäätös: nämä pienet siivenkärjet ovat kaukana koristeellisista
Seuraavan kerran, kun istut ikkunan vieressä, katso siiven päätä.
Tämä pieni pinta, joka nousee kohti taivasta, näyttää lähes merkityksettömältä verrattuna koneen kymmenien metrien kärkiväliin.
Silti se kertoo melko hyvin siitä, miten moderni ilmailu toimii.
Insinöörit eivät välttämättä etsi näyttävää vallankumousta.
He pyrkivät joskus säästämään muutaman prosentin tässä.
Muutaman kilogramman tuolla.
Hieman vähemmän vastusta.
Hieman kevyempi rakenne.
Hieman tehokkaampi moottori.
Erikseen tarkasteltuna jokainen näistä edistysaskelista voi tuntua lähes merkityksettömältä.
Mutta kerro muutama prosentti polttoainetta useilla lennoilla joka päivä, useilla sadoilla koneilla ja kahdellakymmenellä käyttövuodella…
ja siiven päässä sijaitseva pieni aerodynaaminen yksityiskohta alkaa yhtäkkiä painaa hyvin paljon.
Wingletit eivät siis ole siellä antamassa koneille modernia ilmettä.
Ne ovat seurausta ongelmasta, jota insinöörit ovat pyrkineet ratkaisemaan ilmailun alusta asti:
miten tuottaa tarvitsemamme nostovoima tuhlaamalla mahdollisimman vähän energiaa?
Ja se on todennäköisesti se, mikä tekee niistä niin kiinnostavia.
Koska tämän pienen osan takana, jota suurin osa matkustajista ei edes huomaa, piilee vuosikymmenten tutkimus, laskelmat, tuulitunnelikokeet ja kompromissit.
Seuraavan kerran, kun tarkkailet useita terminaalin eteen riviin pysäköityjä koneita, kokeile vertailla niiden siivenkärkiä.
Näet wingletejä.
Sharkleteja.
Kaksoispintoja.
Kapenevia siivenkärkiä.
Ja joskus lähes ei mitään.
Hyvin erilaisia ratkaisuja…
aerodynaamiseen ongelmaan, joka on yhtä vanha kuin ilmailu itse.
🎬 Syvemmälle aiheeseen: mihin wingletit todella pystyvät?
Olet nyt ymmärtänyt, miksi nämä pienet siivenkärkien pinnat ovat paljon tärkeämpiä kuin miltä ne näyttävät. Jotta voisit visualisoida vielä paremmin niiden toiminnan ja roolin vastuksen vähentämisessä, tässä on video, joka tiivistää periaatteen.
FAQ: kaikki wingleteistä
Mihin lentokoneen wingletit on tarkoitettu?
Wingletit parantavat siiven aerodynaamista tehokkuutta vähentämällä erityisesti siiven pään pyörteisiin ja indusoituun vastukseen liittyviä vaikutuksia. Tämä voi auttaa vähentämään polttoaineenkulutusta ja parantamaan tiettyjä suorituskykyjä.
Miksi wingletit on suunnattu ylöspäin?
Tämä suuntaus mahdollistaa laitteen vaikuttamisen ilman virtaukseen siiven päässä ilman, että tarvitaan samaa kärkivälin kasvua kuin täysin vaakasuoralla pidennyksellä.
Säästävätkö wingletit todella polttoainetta?
Kyllä. Hyöty riippuu kuitenkin valtavasti koneen tyypistä, laitteesta ja tehtävästä. Airbus ilmoittaa esimerkiksi säästöjen voivan olla noin 4 % tai enemmän tietyillä A320-perheen Sharkleteilla.
Mikä on wingletin ja Sharkletin ero?
Sharklet on Airbusin käyttämä nimi tietyistä siivenkärkilaitteistaan. Yleinen periaate pysyy lähellä wingletin periaatetta: parantaa aerodynaamista tehokkuutta ja vähentää vastusta.
Miksi joissakin Boeing 737 -koneissa on kaksi pintaa siiven päässä?
Jotkut käyttävät Split Scimitar Wingletejä tai 737 MAX -koneessa Advanced Technology Wingletejä. Niiden geometria mahdollistaa siiven pään ympärillä tapahtuvan virtauksen hyödyntämisen tehokkaammin.
Miksi joissakin lentokoneissa ei ole wingletejä?
Koska winglet ei ole ainoa tapa vähentää indusoitua vastusta. Pidempi siipi, erilainen geometria tai kapeneva kärki voivat saavuttaa samanlaisen tai koneen rajoitteisiin paremmin sopivan tuloksen.
Voiko wingletejä lisätä vanhaan lentokoneeseen?
Kyllä, joillakin koneilla on jälkiasennusohjelmia. Mutta muutos vaatii aerodynaamisen ja rakenteellisen tutkimuksen sekä asianmukaisen sertifioinnin.
Poistavatko wingletit jättöpyörteet?
Eivät. Ne voivat vähentää tiettyjä pyörteiden vaikutuksia, mutta nostovoimaa tuottava kone jatkaa turbulentin jättövanan luomista.
