Wingletiprofiili PSU 94-097 konstrueerimise lähtekohad. Lühendatud tõlge.

Praeguseaegsete võistluspurilennukite aerodünaamiline väärtus ulatub 15 m tiivaulatuse klassis 50 ligi ja piiranguta klassis 65 ligi. Tervikuna heade lennuomadustega purilennuki konstrueerimine on aga märksa keerukam ülesanne, kui kõrge lauglemisväärtuse saavutamine. Seda seetõttu, et pika vahemaa läbilendamiseks peab purilennuk olema suuteline termikas tõhusalt kõrgust koguma ja samahästi läbima termiliste tõusude vahesid suurel kiirusel. Seega edukas konstruktsioon eeldab tasakaalu ja kompromisse heade tõusuomaduste ja laia lauglemistingimuste skaala vastandlike nõudmiste vahel. Tõhusaks tõusuks peab purilennuk olema võimeline tegema väikese horisontaalkiirusega ja väikese vajumiskiirusega kitsaid ringe omades samal ajal suurt tõstejõutegurit. Sellistes tingimustes moodustab tiiva induktiivtakistus suurima osa purilennuki kogutakistusest. Teisest küljest, termikatõusude vaheline lend eeldab suurt kiirust ja väikest tõstejõutegurit ja seega moodustab purilennuki kogutakistusest suurima osa tiiva rindtakistus.
Purilennukite võimekuse edasiseks parendamiseks hakati 1980-te teisel poolel konstrueerima purilennukitele winglette, kusjuures eesmärgiks oli vähendada tiiva induktiivtakistust rohkem, kui lisanduva wingletiga kaasneb rindtakistust. Kuna õhuvoolu kiiruse kasvades väheneb tiiva induktiivtakistus ja kasvab rindtakistus, siis vastuvõetava kompromissi saavutamine sõltub ennekõike lennus kasutatavate kiiruste vahemikust. Seega wingleti kasutegur on suurim väikesel kiirusel ja väheneb kiiruse kasvades üpris järsult, seetõttu võib winglet osutuda ka üpris kriitiliseks asjaoluks, kui ta ei tööta nii, kui oli soovitud. Et tõhustada tõusu väikesel kiirusel, peab winglet omama tiiva suhtes põhjendatult kõrget tõstejõutegurit, suurel kiirusel saab aga otsustavaks madal rindtakistustegur.
Kuna winglet töötab tiivast mõnevõrra erinevalt, tuleb konstrueerimisel selle tõhususe tagamiseks määratleda täpselt toimimistingimused ning vastastikmõjud konkreetse tiivaga. Kuna wingleti põhitöö tuleb teha tõusus, põhjustab wl-i varisemine purilennuki võimekuse olulise halvenemise. Sel hetkel, kui purilennuki tiib jõuab varisemiseni, peab winglet omama maksimaalset tõstejõutegurit. Teisest küljest, kuna õhutakistus kasvab kiiruse suurenedes ruutprogressioonis, halvendab wl-i profiili suur takistustegur järsult purilennuki võimekust suurel kiirusel. Seda, kuivõrd wingleti kasutamise tõhusus ületab kadusid suurtel kiirustel, tuleb analüüsida pika vahemaa läbilennu taustal.
Tingituna tiiva indutseeritud õhuvoolust, on wl-i kasutatav tõstejõutegurite vahemik väiksem, kui tiival. Wl-i vähima takistusega kohtumisnurkade piirkond peab olema sobitatud samaaegseks toimimiseks tiiva vähima takistuse kohtumisnurkadega. Väikesel kiirusel ei tohi wl variseda enne tiiba. Wingleti tõstejõuteguri ja tiiva suhe on igas kombinatsioonis ainulaadne ja seega nõuab iga kombinatsioon erilise wl-i profiili kujundamist. Wl-i konstrueerimiseks vajalik teave sõltub wl-i kujust, mis omakorda sõltub wl-i profiili aerodünaamilistest näitajatest. Seega on wl-i kujundamine soovitud tulemusele vastavaks järkjärgulist astmelist lähenemist nõudev töö. Hoolimata kaasaegsete võistluspurilennukite sarnasusest, ei pruugi ühele purilennukile väikese eelise andnud wl teisele sobida. Väikesed kompromissid tõhususe arvel võimaldavad ühe wl-i kasutamist erinevatel purilennukitel.
Üks wingleti konstrueerimise põhiraskus seisneb tema kasutusvajaduses laias Re arvu vahemikus. Wl-i kitsus ja väike kiirus viivad ta eriti madala Re arvu alasse. Teisest küljest vaatamata ka suhteliselt suurele rindtakistustegurile on wl mõõtmetelt niivõrd väike, et tema osatakistus on vähemäärav. Erinevalt tiivaprofiilist ei oma wl-i profiilil väändemoment tähtsust.

(P.S.Kuna winglet on selgelt võõrsõna, siis oleks huvitav, kui pakutaks sellele mingeid maakeelseid vasteid. Matti pakkus soomlaste mugandust "vinklet", ise mõtlesin sõnale "otstiib", kuid see on pisut kohmakam ning ma pole kindel, et see juba midagi muud ei tähenda.)

Kommentaarid

Lugedes seda juttu tekis mõte, et millal ilmuvad tagatiibadega wingletid. Kui teha õhuke ja muidu vähetõhus winglet, mis suurtel kiirustel väikest takistust omaks, kuid samas madalatel kiirustel muudetakse vertikaalse tagatiiva taolise juhtpinnaga selle tõhusust, siis see peaks ju suure eelise andma. Wingleti juhtimine võiks vabalt toimuda päris tagatiibadega sama kangi abil.

Pisut suupärasem, kui otstiib oleks otsatiib. Või siis vertikaaltiib. Päris lahedalt kõlaks - põhitiiva otsatiiva tagatiib Biggrin
Hendrik

Peeter, kas sul ei läinud see ülesriputatud tekst kogemata vahetusse?

Tõsi ta on, et taolised kirjutised tekitavad pigem segadust kui on informatiivsed. Kuigi ma ei pea ennast purilennukite aerodünaamika spetsialistiks, tekkisid seda kirjutist lugedes järgmised küsimused:
1. mispidi üldse on suunatud wingleti tõstejõud? Kas ta töötab päri- või vastukeerist tiiva otsa suhtes?
2.Milliste purilennuki liikumiste tagajärjel (tõusus, väikesel kiirusel) üldse võib aset leida wingleti varisemine? See sõltub ju teatavasti kohtumisnurgast.Kas keeriste intensiivistumine kiiruse vähenemise tõttu ja külglibisemine on ühesuguse mõjuga?
3.Mismoodi mõjustab wingleti varisemine tiiva tõste- ja takistusomadusi?
4.Kas see jutt käib kõigi wingletitüüpide või ainult mingi konkreetse kohta?
5.Milles seisnesid wingletiprofiili konstrueerimise alused lõppkokkuvõttes?

Ma ei eitagi, et mu teadmised on piiratud, kuid populaarteadust loen alati huviga. Sellele on aga samuti vaja esitada mingeid konkreetseid nõudeid. Retsenseeritav kirjutis tekitas minu tagasihoidlikus teadmistepagasis küll pigem segadust kui äratundmisrõõmu ja teadmiste lisandumist.