Vleugel (vliegtuig)
Van Wikipedia
De vleugel is het deel van een vliegtuig dat het mogelijk maakt dat een vliegtuig kan vliegen.
Over het algemeen spreekt men bij een vliegtuig van één vleugel, bestaande uit twee vleugelhelften. Bij sommige sportvliegtuigen komt dat overeen met de constructie, doordat de vleugel één lange balk is waaraan de romp is opgehangen. Een vogel, daarentegen, heeft twee vleugels.
Inhoud |
[bewerk] De aerodynamische vorm
Doordat de vleugel licht schuin staat ten opzichte van de vliegrichting wordt de luchtstroom afgebogen, en ontstaat er een reactiekracht in opwaartse richting, de zogenaamde lift.
Er is nog een secondaire liftkracht door de aerodynamische vorm van de vleugel (de vleugel is aan de bovenkant gebogen en buigt daardoor de luchtstroom naar beneden af); hierdoor is de snelheid van de luchtstroom over de bovenkant van de vleugel groter dan die over de onderkant en ontstaat aan de bovenkant van de vleugel een onderdruk (het principe van Bernoulli) die een kracht in opwaartse richting veroorzaakt.
Deze beide krachten compenseren de zwaartekracht die ook op het vliegtuig inwerkt. Zolang het vliegtuig voldoende snelheid heeft blijft het in de lucht, want de lift is recht evenredig met het kwadraat van de snelheid.
 Zie voor meer uitleg het artikel over liftkrachten |
Door kleppen en roeren aan de vleugel kan de lucht meer of minder sterk worden afgebogen, en daardoor wordt de liftkracht groter of kleiner. De kleppen worden gebruikt bij opstijgen en landen, de roeren bij koersveranderingen.
[bewerk] Vleugelkleppen
De afbeelding toont de vleugelkleppen die kunnen voorkomen op een pijlvleugel van een vliegtuig. De winglet is geen vleugelklep, maar een onbeweegbaar opstaand hulpvleugeltje aan de vleugeltip.
- Winglet
- Rolroer voor lage snelheid
- Rolroer voor hoge snelheid
- Stroomlijnkap
- Binnenste vleugelneusklep
- Vleugelneuskleppen
- Drievoudig uitschuifbare binnenste welvingsklep
- Drievoudig uitschuifbare buitenste welvingsklep
- Spoiler
- Gecombineerde stoor-/remklep
[bewerk] Vleugeltypen
Afhankelijk van de toepassing worden verschillende vormen vleugel gebruikt:
- Rechte vleugel
- Pijlvleugel
- Deltavleugel
- Omgekeerde pijlvleugel
- Ellipsvleugel (bekend van de Spitfire)
Als een bepaalde vleugelvorm niet de gewenste eigenschappen kan leveren wordt soms ook een variabele geometrie toegepast, bekende toestellen hiermee zijn de Panavia Tornado, de F-14 Tomcat, de B-1 Lancer en de F-111.
[bewerk] Invalshoek
De invalshoek van de vleugel van een vliegtuig is de hoek tussen de koorde van de vleugel en de richting van de ongestoorde luchtstroming. De invalshoek (Engels:"angle of attack") wordt gekenmerkt door het alpha (α)symbool.
De lift die gegenereerd wordt door een vleugel(profiel) is direct afhankelijk van de invalshoek. Hoe kleiner de hoek, hoe sneller het vliegtuig moet vliegen om in de lucht te blijven. Door de neus van het vliegtuig met de hoogteroeren op te trekken wordt de invalshoek vergroot. Hierdoor kan een vliegtuig met relatief lage snelheid toch opstijgen. Het vergroten van de hoek kan tot het punt waar de luchtstroom loslaat (er ontstaan dan turbulenties) en het vliegtuig overtrokken raakt. Op dit punt is er minder draagkracht en valt het vliegtuig naar beneden totdat de piloot of de beveiligingssystemen ingrijpen. Voor bijna alle vleugelprofielen van gewone vliegtuigen is dit een hoek van ongeveer 15°. Bij het landen wordt de neus van het vliegtuig opgetrokken, waardoor de draagkracht bij de lage landingssnelheid nog voldoende blijft.
Andere hulpmmiddelen die ook ingezet worden bij het opstijgen en landen zijn de welvingskleppen (Eng. flaps), vleugelneuskleppen (Eng. slats) en (vooralsnog alleen bij gevechtsvliegtuigen) verdraaibare vleugels. De welvings- en vleugelneuskleppen zorgen voor een zogenaamde 'virtuele invalshoek' die groter is dan de echte invalhoek. Hierdoor wordt de draagkracht van de vleugel vergroot, maar zal er ook eerder overtrekking van de vleugel plaatsvinden. Een vliegtuig start en landt in het algemeen met volledig uitgeslagen kleppen. Deze worden tijdens de kruisvlucht ingetrokken voor minder geinduceerde weerstand. Verdraaibare vleugels combineren de hogere lift en algemeen betere vliegeigenschappen van rechte vleugels bij lage snelheid met de voordelen van een deltavleugel bij hoge snelheid.
Bij de moderne windturbines, helikopterrotorbladen en verstelbare propellers kan men de invalshoek verstellen voor het regelen van de opgewekte kracht.
[bewerk] Vortex
Aan de bovenkant van een vleugel ontstaat er een onderdruk ten opzichte van de onderkant van de vleugel (zie aerodynamische vorm hierboven). Aan de vleugeltoppen komen lage druk en hoge druk samen, deze vormen dan spiraalvormige turbulenties aan de vleugeltoppen die zich naar achteren en onder voortzetten. Deze turbulentie wordt ook wel Zogturbulentie genoemd. Hoe groter de invalshoek, hoe groter de drukverschillen en hoe groter de vortex zijn. Deze zijn belangrijk bij het opstijgen en kunnen gevaarlijk zijn voor kleinere vliegtuigen die zouden opstijgen kort na het opstijgen van grotere vliegtuigen. Bij bepaalde vliegtuigen zijn de vleugeltoppen omgebogen naar boven (zgn. winglets) of zijn er spoilers aangebracht om deze vortex te verzwakken.
Bij deltavleugels is het optreden van vortices echter een gewenst effect waarmee de draagkracht bij lage snelheden en grote invalshoeken vergroot kan worden, onder andere de Concorde was ontworpen om hier gebruik van te maken.
