Artikelinformation
Kategori:	Flyvningsteori
Indholdskilde:	SKYbrary
Indholdskontrol:	Indholdsstyring:
	SKYbrary

Beskrivelse

Induceret trækkraft er en uundgåelig følge af løft og opstår ved passage af en flyveplade (f.eks.f.eks. vinge eller haleplan) gennem luften. Luft, der strømmer over toppen af en vinge, har tendens til at strømme indad, fordi det nedsatte tryk over den øverste overflade er mindre end trykket uden for vingespidsen. Under vingen strømmer luften udad, fordi trykket under vingen er større end trykket uden for vingespidsen. Den direkte konsekvens heraf er, for så vidt angår vingespidserne, at der sker en konstant spild af luft opad omkring vingespidsen, et fænomen, der kaldes “spidseffekt” eller “endeeffekt”. En måde at forstå, hvorfor det er bedre at have en vinge med et højt aspektforhold end en vinge med et lavt aspektforhold, er, at med et højt aspektforhold reduceres den del af luften, der bevæger sig på denne måde, og derfor er der mere af den, der genererer løft.

For vingen mere generelt gælder det, at luftstrømmene fra over og under vingen flyder i en vinkel i forhold til hinanden, når de mødes langs vingens bagkant. De kombineres til hvirvler, som, set bagfra, roterer med uret fra venstre vinge og mod uret fra højre vinge. Tendensen er, at disse hvirvler bevæger sig udad mod vingespidsen og samler sig, mens de gør det. Når vingespidsen er nået, er der dannet én stor wigtip- hvirvel, som er blevet afkastet.

De fleste af disse hvirvler er naturligvis helt usynlige, men i meget fugtig luft kan den centrale kerne af en hvirvel blive synlig, fordi lufttrykket i dens centrum er faldet – og derfor er blevet afkølet – tilstrækkeligt til, at der kan ske kondensering. En højere vingebelastning i et sving vil også øge styrken – og graden af reduceret tryk – således at synlige hvirvelkerner er endnu mere sandsynlige under sving. Hvis man er tæt på disse hvirvler, kan de undertiden også være hørbare!

Det meste af den luft, der strømmer fra toppen af en vinge – “downwash” – fortsætter mere eller mindre vandret mod empennagen, fordi den afbalanceres af en tilsvarende upwash foran vingens forkant. I modsætning hertil er den opadgående luftbevægelse, der fører til hvirvel-“konsolidering” ved spidsen, lige uden for spidsen, mens den tilsvarende nedadgående bevægelse er lige ved vingespidsens yderste punkt, således at nettoretningen af luftstrømmen forbi vingen er nedadgående. Den løftning, der skabes af vingen – som pr. definition er vinkelret på luftstrømmen – er derfor let bagudrettet og “bidrager” således til luftmodstand – induceret luftmodstand.

Og selv om der altid må være mindst en vis induceret modstand, fordi vinger har en begrænset tykkelse, forsøger man ved konstruktionen så vidt muligt at reducere denne strømning. Et krævet vingeareal kan opnås ved hjælp af forskellige forhold mellem vingens spændvidde og kordel (aspectratio). Jo større vingens højde/breddeforhold er, jo mindre luftforstyrrelser opstår der ved spidsen. For de fleste luftfartøjer er der imidlertid både praktiske grænser for den maksimale vingefangvidde i forbindelse med manøvrering på jorden og strukturelle problemer, som betyder, at vægtforbruget for at forstærke en lang tynd vinge tilstrækkeligt i sidste ende bliver for stort. Det forhold, at flyene transporterer det meste af deres brændstof i vingerne, er også en faktor, der spiller ind på vingernes udformning. Typiske transportfly har et højde/breddeforhold på mellem 6:1 og 10:1.

Andre måder at reducere induceret modstand og spidse hvirvelstyrke i en vingekonstruktion er også baseret på at reducere mængden af luftbevægelse opad ved vingespidsen ved at tilstræbe at generere relativt mere af løftet væk fra spidserne. Vingens tilspidsning mod spidsen bidrager til dette, og det samme gælder vingedrejning. Boeing 767 er et eksempel på en vredet vinge. Den inderste vinge har en højere angrebsvinkel (AOA) end den yderste vinge og genererer således forholdsmæssigt mere løft, mens spidsen med en meget lille angrebsvinkel genererer meget lidt løft. Winglets (sharklets) er også blevet populære, både de sædvanlige opadvendte versioner og de ældre tovejsversioner af “wingtip fence”-versioner fra Airbus A320-serien med tovejs “wingtip fence”. Godt udformede winglets kan forhindre ca. 20 % af luftstrømmen i at blive spildt ved spidsen – og dermed 20 % af den inducerede modstand.

Induceret modstand og de tilhørende hvirvler i vingespidsen er en direkte konsekvens af vingens løftefrembringelse. Da løftekoefficienten er stor, når angrebsvinklen er stor, er den inducerede modstand omvendt proportional med kvadratet på hastigheden, mens al anden modstand er direkte proportional med kvadratet på hastigheden. Virkningen af dette er, at den inducerede modstand er relativt ubetydelig ved høj hastighed i cruise og nedstigning, hvor den sandsynligvis udgør mindre end 10 % af den samlede modstand. I stigningen er den vigtigere og udgør mindst 20% af den samlede modstand. Ved lave hastigheder lige efter start og i den indledende stigning er den af maksimal betydning og kan udgøre helt op til 70 % af den samlede modstand. Endelig skal al denne teori om induceret modstand, når man ser på den potentielle styrke af hvirvler i vingespidserne, modereres af virkningen af flyets vægt. Induceret modstand vil altid stige med flyets vægt.

SKYclip

Det følgende SKYclip omhandler spørgsmålet om En-Route Wake Vortex En-Route Encounter.

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