Informace o článku
Kategorie:	Teorie letu
Zdroj obsahu:	SKYbrary
Kontrola obsahu:	SKYbrary

Popis

Indukovaný odpor je nevyhnutelným důsledkem vztlaku a vzniká při průchodu aerodynamickým krytem (např.křídla nebo ocasní plochy) ve vzduchu. Vzduch proudící přes horní část křídla má tendenci proudit dovnitř, protože snížený tlak nad horní plochou je menší než tlak vně špičky křídla. Pod křídlem proudí vzduch ven, protože tlak pod křídlem je větší než tlak vně špičky křídla. Přímým důsledkem tohoto jevu, pokud jde o konce křídel, je neustálé rozlévání vzduchu směrem vzhůru kolem konce křídla, což je jev nazývaný „špičkový efekt“ nebo „koncový efekt“. Jeden ze způsobů, jak pochopit, proč je vysoký poměr stran křídla lepší než nízký, spočívá v tom, že při vysokém poměru stran se snižuje podíl vzduchu, který se pohybuje tímto způsobem, a proto více z něj vytváří vztlak.

V případě křídla obecněji platí, že proudy vzduchu shora a zdola křídla proudí pod vzájemným úhlem, když se setkávají podél odtokové hrany křídla. Spojují se a vytvářejí víry, které se při pohledu zezadu otáčejí ve směru hodinových ručiček od levého křídla a proti směru hodinových ručiček od pravého. Tyto víry mají tendenci pohybovat se směrem ven ke špičce křídla a spojovat se přitom. V době, kdy je dosaženo špičky křídla, se vytvoří jeden velký vír na špičce křídla, který se rozptýlí.

Většina těchto vírů je samozřejmě zcela neviditelná, ale ve velmi vlhkém vzduchu může být centrální jádro víru viditelné, protože tlak vzduchu v jeho středu se sníží – a tedy ochladí – natolik, že dojde ke kondenzaci. Vyšší zatížení křídla v zatáčce také zvýší sílu – a stupeň sníženého tlaku – takže viditelná jádra vírů jsou v zatáčkách ještě pravděpodobnější. Pokud se k těmto vírům přiblížíte, mohou být někdy i slyšitelné!

Většina vzduchu proudícího z horní části křídla – „downwash“ – pokračuje víceméně vodorovně směrem k empennage, protože je vyvážena odpovídajícím upwash před náběžnou hranou křídla. Naproti tomu vzestupný pohyb vzduchu, který vede ke „konsolidaci“ vírů na špičce, je těsně za špičkou, zatímco odpovídající sestupný pohyb je těsně na konci rozpětí křídla, takže čistý směr proudění vzduchu kolem křídla je směrem dolů. Vztlak vytvářený křídlem, který je z definice v pravém úhlu k proudění vzduchu, je tedy mírně skloněn dozadu, a tím „přispívá“ k odporu – indukovanému odporu.

Ačkoli musí vždy existovat alespoň nějaký indukovaný odpor, protože křídla mají konečnou tloušťku, konstrukce se snaží toto proudění pokud možno snížit. Požadované plochy křídla lze dosáhnout pomocí různých poměrů rozpětí křídla k jeho struně (aspect ratio). Čím větší je poměr stran křídla, tím menší je rušení vzduchu na špičce. Pro většinu letadel však existují jak praktické limity maximálního rozpětí křídla pro pozemní manévrování, tak konstrukční problémy, které znamenají, že nakonec se hmotnostní náklady na přiměřené zesílení dlouhého tenkého křídla stanou nadměrnými. Při konstrukci křídel hraje roli také skutečnost, že letadla nesou většinu paliva v křídlech. Typické poměry stran dopravních letadel se pohybují mezi 6:1 a 10:1.

Další způsoby snížení indukovaného odporu a síly špičkového víru v konstrukci křídla jsou rovněž založeny na snížení množství pohybu vzduchu směrem vzhůru na špičce křídla tím, že se snažíme generovat relativně více vztlaku mimo špičky. Tomu napomáhá zužování křídla směrem ke špičce a také kroucení křídla. Příkladem zkrouceného křídla je Boeing 767. Vnitřní křídlo je nastaveno na vyšší úhel náběhu (AOA) než vnější křídlo, a tak generuje úměrně větší vztlak, zatímco špička při velmi malém úhlu náběhu generuje jen velmi málo. Oblíbenými se staly také winglety (sharklety), a to jak obvyklé verze s natočením nahoru, tak starší verze Airbusu A320 s obousměrným „oplocením na konci křídla“. Dobře navržené winglety mohou zabránit asi 20 % rozlití proudu vzduchu na špičce – a tedy 20 % indukovaného odporu.

Indukovaný odpor a jeho víry na špičce křídla jsou přímým důsledkem vytváření vztlaku křídlem. Protože součinitel vztlaku je velký při velkém úhlu náběhu, je indukovaný odpor nepřímo úměrný kvadrátu rychlosti, zatímco veškerý ostatní odpor je přímo úměrný kvadrátu rychlosti. To má za následek, že indukovaný odpor je relativně nedůležitý při vysokých rychlostech při letu a klesání, kdy pravděpodobně představuje méně než 10 % celkového odporu. Při stoupání je důležitější a představuje nejméně 20 % celkového odporu. Při nízkých rychlostech těsně po vzletu a v počátečním stoupání má maximální význam a může představovat až 70 % celkového odporu. Konečně, pokud se podíváme na potenciální sílu vírů na koncích křídel, musí být celá tato teorie o indukovaném odporu zmírněna vlivem hmotnosti letadla. Indukovaný odpor se vždy zvyšuje s hmotností letadla.

SKYclip

Následující SKYclip se zabývá problematikou En-Route Wake Vortex Encounter.

• Wake Vortex Propagation and Decay
• Wing Tip Drag Reduction Devices

.