-
Technisches
Gebiet
-
Diese
Erfindung bezieht sich auf Winglets, die dazu eingerichtet sind,
den durch die Tragflächen eines
Flugzeugs induzierten Luftwiderstand zu reduzieren, während diese
Auftrieb erzeugen. Insbesondere bezieht sie sich auf die Bereitstellung
eines Winglets, welches sich kontinuierlich von einer Anbindung
am äußeren Ende
der Tragfläche
nach außen bis
zu seinem eigenen äußeren Ende
beziehungsweise seiner Spitze krümmt,
wobei die Krümmung
in einem zumindest erheblichen Maße der Krümmung eines konischen Abschnitts
angenähert
ist, insbesondere einer elliptischen, parabolischen oder hyperbolischen
Krümmung.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Oberflächen für den Auftrieb
(Tragflächen) rufen
einen Luftwiderstand hervor, sobald sie Auftrieb erzeugen. Dieser
Luftwiderstand aufgrund des Auftriebs wird auch "induzierter Luftwiderstand" genannt. Die Theorie
der Aerodynamik zeigt, dass für nahezu
planare Tragflächen
(Tragflächen,
die sich im wesentlichen in der x-y-Ebene erstrecken) der Luftwiderstand
minimiert wird, wenn der Auftrieb an der Tragflache entlang der
Spannweite der Tragfläche
elliptisch verteilt ist. Das bedeutet, dass der Auftrieb pro Einheitsspannweite
als Funktion der Spannweitenposition elliptisch variieren sollte,
wobei der größte Auftrieb
pro Einheitsspannweite an der Mittelachse der Tragfläche erzeugt
wird und der Auftrieb pro Einheitsspannweite allmählich in
elliptischer Weise abnimmt, wenn man sich der Spitze annähert. Dieses theoretische
Ergebnis ist wohl bekannt und viele Flugzeugtragflächen wurden
mit elliptischen Flügelplanformen
konstruiert, um sicherzustellen, dass der Auftrieb auch tatsächlich in
elliptischer Weise variiert. Die britische Spitfire ist ein klassisches
Beispiel für Flugzeugtragflächen, die
in elliptischer Form konstruiert wurden, um Vorteile aus diesem
theoretischen Ergebnis zu ziehen.
-
Das
Ziel und der Betrieb von "Winglets" ist beschrieben
in "Aerodynamics,
Aeronautics and Flight Mechanics",
von Barnes W. McCormick, und veröffentlicht
1979 von John Wiley & Sons,
Inc. (Seiten 215-221). Bekannte Wingletkonstruktionen sind in der
Patentliteratur angegeben in den US-Patenten: Nr. 4,017,041, erteilt
am 12. April 1977 an Wilbur C. Nelson; Nr. 4,190,219, erteilt am
26. Februar 1980 an James E. Hackett; Nr. 4,205,810, erteilt am
3. Juni 1980 an Kichio K. Ishimitsu; Nr. 4,240,597, erteilt am 23.
Dezember 1990 an Roger R. Ellis, W. Martin Gertsen und Norman E.
Conley; Nr. 4,245,804, erteilt am 20. Januar 1981 an Kichio K. Ishimitsu
und Neal R. Van Devender; Nr. 4,714,215, erteilt am 22. Dezember
1987 an Jeffrey A. Jupp und Peter H. Rees; Nr. 5,275,358, erteilt
am 4. Januar 1994 an Mark I. Goldhammer und Karela Schippers; Nr.
5,348,253, erteilt am 20. September 1994 an Lewis B. Gratzer und
Nr. 5,407,153, erteilt am 18. April 1995 an Phillip S. Kirk und
Richard Whitcomb.
-
Die 1 bis 4 der
Zeichnungen sind identisch zu den 1, 2, 4 und 11 gemäß dem U.S.-Patent
Nr. 5,275,358. Mit Bezug auf 1 weist
das Flugzeug (2) im Wesentlichen einen Flugzeugkörper (4),
linke und rechte Tragflächen
(6) sowie einen Heckabschnitt (8) auf. Ein Winglet
(10, 110) ist an den äußeren Enden jeder der Tragflächen (6)
gezeigt. Ein Koordinatensystem ist für das Flugzeug (2)
auf folgende Weise definiert. Eine Längsachse (x) ist so definiert,
dass sie sich durch die Mitte des Flugzeugkörpers (4) in der vor-
und rück wärtigen Richtung
erstreckt. Ferner ist eine Vertikalachse (z) so definiert, dass
sie sich in Richtungen nach oben und unten erstreckt, während eine
Querachse (y) so definiert ist, dass sie sich in Richtungen nach
links und rechts erstreckt. Die Längsachse (x), die Vertikalachse
(z) und die Querachse (y) sind zueinander orthogonal und treffen
sich in einem Ursprung, der sich in der vordersten Ebene des Flugzeugs
(2) befindet.
-
Mit
Bezug auf die 2 und 3 schließt sich
ein Winglet (16) mit einer allgemein trapezoidalen Form
an die Tragflächenspitze
(12) an, so dass sich das Winglet (16) nach oben
von der Tragfläche (6)
aus erstreckt. Ein Strake ist durch das Bezugszeichen (16a)
in 2 bezeichnet. Die Tragfläche (12) (2)
besitzt obere und untere Tragflächenoberflächen (18)
und (20), eine Tragflächenvorderkante (22),
und eine Tragflächenhinterkante
(24). Ähnlich besitzt
das Winglet (16) obere und untere Wingletoberflächen (26)
und (28), eine Wingletvorderkante (30), eine Winglethinterkante
(32), sowie einen Tragflächen-/Wingletübergangsbereich
(14). Herkömmlich
bezeichnen die mit Bezug auf das Winglet (16) verwendeten
Begriffe "oben" und "unten" im Allgemeinen entsprechend
die Richtungen nach "innen" und "außen". Dieser Konvention
wird hier gefolgt. Das Winglet (16) ist um einen Winkel
(α) gegenüber der
vertikalen z-Achse zurückgepfeilt,
welcher wenigstens gleich dem Pfeilwinkel der Vorderkanten der Tragflächen an
der Tragflächenspitze
(14) relativ zu der quer verlaufenden y-Achse (2)
ist. Das Winglet (16) ist ferner um einen Schrägungswinkel
gegenüber
einer zu der (x)- und (y)-Achse parallelen Ebene (3)
angeschrägt.
Zwei Verfahren zur Definition der Krümmung der hinteren Teile der
Tragflächen
und des Winglets (16) sind in dem U.S.-Patent Nr. 5,275,358,
beginnend in Spalte 4, Zeile 7 und fortlaufend in der Spalte 5,
angegeben.
-
4 der
Zeichnung ist identisch zu 11 in
dem U.S.-Patent
Nr. 5,275,358. Sie repräsentiert den
Stand der Technik gegenüber
der vorliegenden Erfindung und gibt die Erfindung des Patents Nr. 5,275,358
wieder. Mit Bezug auf 4 ist die Spitze der Tragfläche (6)
mit (112) bezeichnet. Der Punkt (114) liegt dort,
wo die Referenzebene (148) der Tragfläche sich mit der Referenzebene
(150) des Winglets schneidet. Das Winglet (116)
ist im Allgemeinen trapezoidal bezüglich seiner Form Es erstreckt
sich nach oben von der Tragflächenspitze (112)
und dem inneren Abschnitt (114). Die Tragflächenspitze
(112) hat obere und untere Tragflächenoberflächen (118 und 120),
eine Tragflächenvorderkante
(122) und eine Tragflächenhinterkante.
Das Winglet (116) hat obere und untere Wingletoberflächen (126 und 128),
eine Winglet-Vorderkante (130), eine Winglet-Hinterkante
und einen Wingletfuß.
Allgemein besitzt der Tragflächen-/Wingletaufbau
(110) gemäß dem U.S.-Patent
Nr. 5,275,358 (4) drei Hauptmerkmale. Erstens
sind die Hinterabschnitte der oberen Tragflächen- und Wingletoberflächen (118 und 129)
abgeflacht, um dem Strömungsabriss an
dem Übergangsbereich
(114) zwischen Tragfläche
und Winglet vorzubeugen. Zweitens hängen die Vorderkanten (122 und 130)
von Tragfläche
und Winglet nach unten durch, um der vorzeitigen Entwicklung von
Schockwellen vorzubeugen. Drittens ist das Winglet (116)
nicht nach außen
angeschrägt,
so dass die Biegemomente der Tragfläche durch die Hinzufügung des
Winglets (116) im Wesentlichen nicht verstärkt werden.
Diese Hauptmerkmale und bestimmte sekundäre Merkmale sind im Detail
in dem U.S.-Patent Nr. 5,275,358 beschrieben.
-
5 der
Zeichnung ist identisch mit der 1B des
U.S.-Patents Nr.
5,348,253. Mit Bezug auf 5 ist dasjenige, was als "gemischtes Winglet" bezeichnet wird,
als mit einem typischen Endabschnitt (1) einer Tragfläche verbunden
dargestellt. Die Flügeltiefe
des Winglets gleicht der Flügeltiefe
der Tragflächenspitze
innerhalb der Anbringungslinie (3). Ein Übergangsbereich
(2) wird durch diese Übergangslinie
(3) und eine Flügeltiefenlinie (4),
die das Ende des Übergangsbereichs
des Winglets (9) bezeichnet, begrenzt. Der nahezu planare äußere Abschnitt
des Winglets (9) erstreckt sich im Wesentlichen gerade
von dem Übergangsende
(4) bis zu der Spitze (5). Ein erstes Merkmal
der Tragflächen-/Wingletanordnung
gemäß 5 ist
eine kontinuierliche, monotone Variation der Flügeltiefe, die durch eine Vorderkantenkurve
und eine Hinterkantenkurve (8) abgegrenzt ist. Diese Kurven
sind an der Anbringungslinie (3) tangential zu der entsprechenden
Vorderkante und Hinterkante der Tragfläche des Winglets. Sie sind
gleichfalls tangential zu der entsprechenden Vorderkante und der
Hinterkante an dem gerade verlaufenden laufenden Abschnitt (9)
bei der Linie (4). Die Vorderkantenkrümmung (7) ist so ausgewählt, dass
sie eine weiche, allmähliche
Variation der Flügeltiefe
an dem Übergang
bereitstellt, und ferner, dass sie den Pfeilwinkel der Vorderkante
auf weniger als ungefähr
65° begrenzt.
Dies ist notwendig, um die Wirbelablösung an der Vorderkante zu verhindern,
welches die Oberflächenbelastung
beeinträchtigen
und dabei den Luftwiderstand vergrößern würde. Die Form der Hinterkantenkurve
(8) ist im Allgemeinen nicht kritisch, wird aber so ausgewählt, dass
sie derjenigen Flügeltiefe
und Verdrillung der Tragflächen
entspricht, die benötigt
wird, um eine optimale Belastung zu erzielen. Diese Einschränkung wird
es normalerweise erlauben, die Vorderkanten der Tragflächen und
Winglets in der gleichen Ebene zu platzieren, was funktional und ästhetisch erwünschenswert
ist.
-
Das
zweite Merkmal ist eine kontinuierliche, monotone Änderung
des Schrägungswinkels.
Es wird festgestellt, dass der Satz von Krümmungsradien R groß genug
sein muss, um die Änderung
der Flügeltiefe
im Übergangsbereich
aufzunehmen und eine praktische Erzielung einer optimalen aerodynamischen
Belastung bei minimaler gegenseitiger Beeinflussung zwischen Tragfläche und
Winglet zu erlauben. Bedingungen für Radius und Krümmungsradius
sind nachfolgend bezüglich
eines Parameters, K
r, mit ziemlich engen
Grenzwerten angegeben:
wobei:
- h
- = Winglet-Höhe gemessen
entlang einer Normalen bezüglich
der Flügeltiefenebene
der Tragfläche,
- Φ4
- = Schrägungswinkel
des planaren Abschnitts,
- λH
- = Maximaler Pfeilwinkel
der Vorderkantenkurve 7,
- KR
- = Krümmungsradius-Parameter
(wähle
untere Grenze aus, wenn praktikabel).
-
Weitere
Details in Bezug auf die Krümmung des
Winglets sind in dem U.S.-Patent Nr. 5,348,253 angegeben.
-
Kurze Übersicht über die
Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung schließt
die Entdeckung mit ein, dass, wenn die Winglets an den Tragflächenenden
angebracht werden, ein minimaler induzierter Luftwiderstand erhalten
wird, sobald der Auftrieb auf eine im Wesentlichen elliptische Weise sowohl
in Spannweiten- als auch in vertikaler Richtung erteilt wird. Die
vorliegende Erfindung verwendet Winglets mit im Wesentlichen elliptischer
Form in der z-y-Ebene, womit sichergestellt wird, dass die Tragflächenbelastung
sich der idealen Auftriebsverteilung sehr stark annähert. Daraus
resultiert ein minimaler induzierter Luftwiderstand und ein verminderter
Kraftstoffverbrauch. Die vorliegende Erfindung schließt ebenfalls
die Entdeckung mit ein, dass die Winglets einen verminderten, induzierten
Luftwiderstand ermöglichen,
wenn die Winglets eine im Wesentlichen parabolische Form oder eine
im Wesentlichen hyperbolische Form in der y-z-Ebene auf weisen.
-
Die
vorliegende Erfindung schließt
mit ein, dass die Tragflächen
eines Flugzeugs mit Winglets mit einer eindeutigen Krümmung versehen
werden. Jede Tragfläche
hat ein inneres Ende, ein äußeres Ende,
eine obere Oberfläche,
eine untere Oberflä che,
eine Vorderkante und eine Hinterkante. Jedes Winglet besitzt ein
inneres Ende, ein äußeres Ende, eine
obere Oberfläche,
eine untere Oberfläche,
eine Vorderkante sowie eine Hinterkante. Das innere Ende jedes Winglets
ist mit dem äußeren Ende
seiner Tragfläche
verbunden. Die oberen und unteren Oberflächen der Winglets und die Vorder-
und Hinterkanten der Winglets sind Fortsetzungen der oberen und
unteren Oberflächen
der Tragfläche
und der Vorder- und Hinterkanten der Tragfläche. Jedes Winglet folgt einer
Krümmung,
so wie sie in dem letzten Abschnitt der Ansprüche 1 oder 5 definiert ist.
-
In
einer bevorzugten Ausführung
besitzt die im Wesentlichen elliptische Kurve eine Nebenachse, die
im Wesentlichen senkrecht zur Hauptachse liegt, und die oberhalb
von dem äußeren Ende
des Winglets verläuft
und von diesem beabstandet ist. Die Nebenachse schneidet die Hauptachse
in einer Mitte, und eine Diagonallinie, die sich von der Mitte hin
zu dem äußeren Ende
des Winglets erstreckt, schließt mit
der Hauptachse einen spitzen Winkel von ungefähr fünfundvierzig bis neunzig Grad
(45°-90°) ein.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
besitzt das Winglet an seinem äußeren Ende
einen Schrägungswinkel
von im Wesentlichen fünfundvierzig
bis ungefähr
neunzig Grad (45°-90°).
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist das Winglet einen Flächenwinkel
von ungefähr
null bis fünfzehn
Grad (0°-15°) auf.
-
Andere
Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung
einer besten Ausführungsform
wie unten dargestellt, aus den Zeichnungen, aus den Ansprüchen und
aus den Grundsätzen,
die in den dargestellten und beschriebenen speziellen Strukturen
verkörpert
sind, ersichtlich.
-
Kurze Beschreibung
einiger Ansichten in den Zeichnungen
-
Ähnliche
Bezugszeichen werden verwendet, um ähnliche Teile über die
etlichen Ansichten der Zeichnungen hinweg zu kennzeichnen, und:
-
1 ist
eine von oben aufgenommene bildliche Darstellung, mit der die Vorder-,
Ober- und eine Seite eines Flugzeugs betrachtet wird, welche Winglets
an einer seiner Tragflächen
einschließt,
wobei diese Darstellung auch 1 der erwähnten U.S.-Patent
Nr. 5,275,358 zusammensetzt;
-
2 ist
eine durch die rechte Tragfläche der 1 aufgenommene
Querschnittsansicht, welche die Haupttragfläche im Querschnitt zeigt und
welche eine Seitenansicht eines Winglets zeigt, wobei diese Darstellung
ebenfalls die 2 des U.S.-Patents Nr. 5,275,358 zusammensetzt;
-
3 ist
eine Teilfront-Seitenansicht des Winglets gemäß 2 und des
sich anschließenden Teils
der Hauptspannweite der Tragfläche,
wobei die Darstellung ebenfalls die 4 gemäß U.S.-Patent Nr.
5,275,358 zusammensetzt;
-
4 ist
eine Darstellung ähnlich 3,
jedoch mit einem anderen Winglet gemäß dem Stand der Technik, wobei
die Darstellung auch 11 des U.S.-Patents Nr. 5,275,358
bildet;
-
5 ist
eine Darstellung ähnlich
den 3 und 4, jedoch mit noch einem anderen
Winglet gemäß dem Stand
der Technik, wobei die Darstellung auch die 1B des
U.S.-Patents Nr. 5,348,253 bildet;
-
6 ist
eine Darstellung ähnlich
den 3 bis 5, jedoch mit einem Winglet,
das gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist;
-
7 ist
eine ausschnittweise bildliche Darstellung des Winglets gemäß 6,
gesehen in Richtung auf seine Vorderkante und untere Oberfläche;
-
8 ist
eine Draufsicht auf eine Tragfläche für eine MD-80
mit Winglets;
-
9 ist
eine Darstellung, die die 5 und 6 kombiniert,
wobei die Darstellung das Winglet aus 5 in unterbrochenen
Linien und das Winglet gemäß 6 in
durchgezogenen Linien zeigt;
-
10 ist
eine Zeichnung einer Ellipse, die einer Geometrieschrift entnommen
wurde;
-
11 ist
eine Zeichnung einer Parabel, die der gleichen Geometrieschrift
wie gemäß 10 entnommen
wurde;
-
12 ist
eine Zeichnung einer Hyperbel, die der gleichen Geometrieschrift
wie in 10 und 11 entnommen
wurde;
-
13 ist
ein Diagramm, in dem der Koeffizient des induzierten Luftwiderstands
gegen den Koeffizienten für
den Auftrieb aufgetragen ist; und
-
14 ist
ein Diagramm, in dem der Prozentanteil der Reduktion an Luftwiderstand
gegen den Koeffizienten für
den Auftrieb aufgetragen ist, wobei die aufgrund des elliptischen
Winglets erhaltene Verbesserung im Vergleich mit dem Stand der Technik verdeutlicht
ist.
-
Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
-
Das
in 1 gezeigte Flugzeug weist Winglets 10, 110 auf,
die repräsentativ
für sowohl
die Winglets gemäß dem Stand
der Technik wie auch für
die Winglets gemäß der vorliegenden
Erfindung sind. Die Winglets gemäß dem Stand
der Technik, die in den 2 bis 5 dargestellt
sind, wurden eingangs beschrieben. Die Winglets gemäß der vorliegenden
Erfindung werden nun mit Bezug auf die 6 bis 11 beschrieben.
-
Mit
Bezug auf 6, die ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt, trifft ein äußeres Ende
der Tragfläche 200 auf
das innere Ende des Winglets 202 in einem Schnittbereich 204.
Die Hauptachse 206 einer Ellipse ist derart dargestellt,
dass sie sich senkrecht zu der Referenzebene der Tragfläche erstreckt und
durch den Schnittbereich 204 verläuft. Die Nebenachse 208 der
Ellipse erstreckt sich senkrecht zur Hauptachse und schneidet die
Hauptachse in einer Mitte 210. Würde man eine Diagonallinie 212 von
der Mitte 210 hin zu dem äußeren Ende oder Spitze 214 des
Winglets 202 zeichnen, dann würde ein spitz zulaufender Winkel 216 zwischen
der Linie 212 und der Hauptachse 206 definiert
werden. In 6 ist der Flächenwinkel der Tragfläche 200 mit 218 bezeichnet.
Die Winglethöhe
ist mit 220 bezeichnet und die Wingletspannweite ist mit 222 bezeichnet.
Der Schrägungswinkel
der Tragflächenspitze
ist mit 224 bezeichnet. Gemäß der Erfindung krümmt sich
das Winglet 202 nach oben und nach außen von dem Schnittbereich 204 zu
dem äußeren Ende
oder der Spitze 214 des Winglets 202.
-
Eine
Querschnittsansicht, die im Schnittbereich 204 aufgenommen
ist und die nach außen
zu dem Winglet 202 im Auf riss gerichtet ist, würde im Wesentlichen
wie 2 aussehen. Das Winglet 202 hat eine
allgemein trapezoidale Form im Seitenaufriss (7)
und die Vorderkante schließt
einen Winkel α mit
einer vertikalen Linie ein, wie am Besten aus 2 ersichtlich
wird.
-
Das
Winglet 202 besitzt vorzugsweise eine Krümmung in
der y-z-Ebene, die
einen Ausschnitt einer Ellipse gemessen von dem Schnittbereich 204 nach
außen
zu dem äußeren Ende
oder der Spitze 214 des Winglets zumindest annähert. Im
Schnittbereich 204 trifft die Krümmung der Oberflächen des Winglets
auf die Oberfläche
der Tragfläche
im Wesentlichen als Tangente. Da sich das Winglet 202 nach
außen
von dem Schnittbereich 204 erstreckt, ändert sich dessen Krümmung in
der y-z-Ebene auf einer im Wesentlichen gleichen Weise wie eine
elliptische Oberfläche
sich ändert.
Der elliptische Ausschnitt ist in 10 zwischen
der Hauptachse 204 und dem Punkt 214, welcher
die Position der Spitze 214 des Winglets auf der Ellipse
repräsentiert,
identifiziert.
-
Mit
Bezug auf die 6 bis 8 besitzt
die Tragfläche 200 eine
Vorderkante 226, eine rückwärtige oder
Hinterkante 228, eine obere Oberfläche 230 und eine untere
Oberfläche 232 (6).
Das Winglet 202 besitzt eine Vorderkante 233,
eine rückwärtige Kante 234,
eine obere Oberfläche 236 (6)
und eine untere Oberfläche 238.
Wie am Besten in den 6 und 7 gezeigt
ist, sind die oberen und unteren Oberflächen 236, 238 des
Winglets 202 und die Vorder- und Hinterkanten 232, 234 des
Winglets 202 Fortsetzungen der oberen und unteren Oberflächen 230, 232 und
der Vorder- und Hinterkanten 226, 228 der Tragfläche 200.
-
Mit
Bezug auf 8 besitzt die Tragfläche 200 einen
Pfeilwinkel 201. Die Tragflächenspannweite erstreckt sich
von einer Mittellinie C/L des Flugzeugs nach außen, bis wo die Tragfläche 200 auf
das Winglet 202 trifft, und ist mit WS bezeichnet. Die Spannweite
des Winglets ist mit WS' bezeichnet.
Der Abstand WS ist kleiner und der Abstand WS' ist größer als im Vergleich mit Flugzeugen
gemäß dem Stand
der Technik. Daraus reduziert ein verminderter induzierter Luft
widerstand.
-
Die
Erfindung unterscheidet sich von allen Winglet-Designs gemäß dem Stand
der Technik in zwei wichtigen Aspekten. Erstens folgt gemäß einer bevorzugten
Form das vorliegende Design nahezu einer idealen elliptischen Form,
während
keines der früheren
Winglets einer idealen elliptischen Form folgt. Auch liegen keine
Versuche zur Annäherung
an dieselbe vor. Die anderen konischen Abschnitte, d. h. eine parabolischer
Abschnitt und ein hyperbolischer Abschnitt schließen Krümmungen
ein, welche die ideale elliptische Form annähern, so dass sie folglich von
der Erfindung umfasst sind. Diese Krümmungen sind in den 11 und 12 dargestellt.
-
13 zeigt
ein Diagramm, in welchem der Koeffizient des induzierten Luftwiderstands
gegen den Koeffizienten für
den Auftrieb aufgetragen ist. Dieses Diagramm zeigt, dass das elliptische
Winglet gemäß der vorliegenden
Erfindung den induzierten Luftwiderstand auf ein MD-80-Flugzeug
um zehn Prozent (10%) reduziert. Es wird angenommen, dass eine nahezu
elliptische Krümmung
sowie auch parabolische sowie hyperbolische Krümmungen ebenfalls in signifikanter
Weise den induzierten Luftwiderstand reduzieren. Zweitens ist das
vorliegende Design in der y-z-Ebene kontinuierlich gekrümmt (Vorderansicht),
während
alle früheren
Winglets eine insbesondere planare Wingletform auf weisen, wenn
dies von vorn betrachtet wird, vielleicht auch noch mit einem kurzen,
gekrümmten Übergangsbereich
zwischen der Tragfläche
und dem Winglet. Aufgrund der Natur des konischen Abschnitts der
Wingletkrümmung
in der y-z-Ebene ist der Krümmungsradius
bei 204 minimal, wo das äußere Ende der Tragfläche auf
das innere Ende des Winglets 202 trifft. Weil sich das
Winglet 202 nach außen
von dem Schnittbereich 204 erstreckt, nimmt der Krümmungsradius
progressiv und kontinuierlich zu, wobei er allgemein einer Krümmung zumindest
eines konischen Abschnitts folgt, vorzugsweise einer elliptischen
Krümmung.
-
Die
verbesserte Leistungsfähigkeit
des elliptischen Wingletdesigns im Vergleich mit dem Stand der Technik
ist in 14 dargestellt. Diese Figur zeigt
die Verringerung des Prozentanteils am induzierten Luftwiderstand,
der erhalten wird, wenn ein MD-80-Flugzeug mit einem elliptischen
Winglet ausgestattet wird, sowie einem Winglet, das in Übereinstimmung
mit Patent Nr. 5,348,253 erstellt ist. Die Figur zeigt, dass das
elliptische Winglet den auf die MD-80 induzierten Luftwiderstand
durch nahezu ½ Prozent
im Vergleich mit dem Stand der Technik reduziert. Diese Reduktion
an induziertem Luftwiderstand um ½ Prozent würde jährliche
Kraftstoffeinsparungen von nahezu $ 15,000 für eine MD-80 im kommerziellen
Airline-Dienst liefern, basierend auf Kraftstoffkosten von ungefähr $ 0.90
pro Gallone. Diese Einsparungen verdeutlichen klar den Wert der
in diesem Patent beschriebenen elliptischen Winglets.
-
Die
dargestellten Ausführungsbeispiele
stellen lediglich Beispiele der vorliegenden Erfindung dar, und
sind daher nicht einschränkend
auszulegen. Es ist vielmehr so zu verstehen, dass Änderungen
in der besonderen Struktur, den Materialien und den Merkmalen der
Erfindung angewendet werden können,
ohne dass von dem Umfang der Erfindung wie beansprucht abgewichen
wird. Folglich ist es meine Intention, dass meine Patentrechte nicht
durch die besonderen Ausführungsbeispiele,
die hier dargestellt und beschrieben sind, eingeschränkt werden, sondern
dass diese viel mehr durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sind.
