Winglet für Grob Astir

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Winglets, welches die durchschnittliche Fluggeschwindigkeit bei Überlandflügen steigern soll.

Bei der Umströmung eines Tragflügels bildet sich ein Unterdruckgebiet über dem Flügel und ein Überdruckgebiet unter dem Flügel aus. An der Flügelspitze kommt es zu einem Druckausgleich, welcher eine Wirbelbewegung der Luft zur Folge hat. Die Erzeugung dieses Wirbels benötigt Energie, welche dem Flügel entnommen wird und sich als induzierter Widerstand bemerkbar macht.

Bild 1: Stromlinien der Randwirbel.

Aufgabe des Winglets ist es, die Umströmung der Flügelspitze derart zu verändern, dass der Wirbel abgeschwächt wird, wodurch der Widerstand des gesamten Flugzeuges sinkt.

Zur Erreichung des Ziels werden Strömungssimulationen durchgeführt und der Widerstand des Flügels bei verschiedenen Anstellwinkeln errechnet. Aus der genauen Betrachtung der Umströmung können Verbesserungsmöglichkeiten abgeleitet werden. Die veränderte Geometrie wird erneut simuliert, um die Wirksamkeit der Änderungen zu bestimmen. In einem iterativen Prozess wird so versucht, eine optimale Wingletgeometrie zu finden.

Bild 2: Stromlinien um das Winglet.

Durch die Abschwächung des Wirbels durch das Winglet verringert sich der Widerstand des Flügels. Gleichzeitig ändert sich die Druckverteilung auf der Oberfläche des Flügels, so dass im Außenbereich mehr Auftrieb erzielt wird.

Bild 3: Druckverteilung auf der Flügeloberseite ohne Winglet.
Bild 4: Druckverteilung auf der Flügeloberseite mit Winglet.
Bild 5: Geschwindigkeitspolare.
Bild 6: Polare.

Mit der letzten erstellten Wingletgeometrie verbessert sich das Gleitverhältnis des gesamten Flugzeuges bei einer Geschwindigkeit von 92 km/h um ca. 1,2 Punkte. Ab 115 km/h kann durch den zusätzlichen Profilwiderstand des Winglets eine minimale Verschlechterung der Flugleistungen registriert werden. Durch das erhöhte Steigen in der Thermik ist jedoch speziell bei schwachen Wetterlagen mit einer Erhöhung der Durchschnittsgeschwindigkeit auf Überlandflügen zu rechnen.