Wirbelschleppen
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(Wing vortices)

Wie sie fliegen
(Überblick):

Physikalische Sicht
Populäre Erklärung
Newton und Auftrieb
Flügel als Pumpe
Luft hat Viskosität
Flügel als Schaufel
Anstellwinkel
Auftriebsleistung
Flügeleffektivität
Energie und Last
Wirbelschleppen
Bodeneffekt
Schlussfolgerungen

Man könnte fragen, wie eigentlich der Downwash eines Flügels aussieht. Der Downwash verlässt den Flügel als Fläche und hängt mit den Details der Lastverteilung auf dem Flügel zusammen. Bild 15 zeigt, durch Kondensation, die Verteilung des Auftriebs auf einem Flugzeug während eines Manövers mit hoher g-Belastung. Auf dem Bild kann man sehen, dass sich die Verteilung der Last von der Wurzel des Flügels bis zu seiner Spitze verändert. So muss sich auch die Menge der Luft im Downwash entlang dem Flügel ändern. Der Flügel 'schaufelt' nahe der Wurzel viel mehr Luft als an der Spitze. Da die Wurzel soviel Luft umleitet, ensteht der Nettoeffekt, dass die Fläche des Downwash anfängt, sich um sich selbst nach außen hin zu verdrehen, genau so wie die Luft wegen der Änderung ihrer Geschwindigkeit um die Oberseite des Flügels herum nach unten geleitet wird. Das ist die Wirbelschleppe. Die Enge der Rotation dieser Wirbelschleppe ist zur Änderungsgeschwindigkeit des Auftriebs entlang dem Flügel proportional. An der Flügelspitze muss der Auftrieb schnell auf null sinken, was die engste Verwirbelung verursacht. Das ist der Flügelspitzenwirbel, der nur einen kleinen (allerdings häufig den am besten sichtbaren) Teil der Wirbelschleppe ausmacht. Beim Blick auf Bild 6 man kann die Entwicklung der Wirbelschleppe im Downwash sowie die Flügelspitzenwirbel deutlich sehen.

Winglets (jene kleinen vertikalen Verlängerungen an den Spitzen einiger Flügel) werden dazu benutzt, die Leistungsfähigkeit des Flügels zu verbessern, indem man die Nutzlänge des Flügels erhöht. Der Auftrieb eines normalen Flügels muss an der Spitze auf null zurückgehen, weil die Unterseite und die Oberseite an dessen Ende zusammentreffen. Die Winglets blockieren diesen Ausgleichsbereich, daher kann sich der Auftrieb weiter über den Flügel ausdehnen. Da sich die Effizienz eines Flügels mit der Länge erhöht, ergibt dies eine erhöhte Effizienz. Eine Einschränkung muss jedoch gemacht werden, dass nämlich die Gestaltung von Winglets eine gewisse Raffinesse erfordert und Winglets schädlich sein können, wenn sie nicht richtig entworfen werden.

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