Οι αεροδίνες στα ακροπτερύγια του αεροπλάνου
26/9/2024
Στο άρθρο μας "Η άντωση της πτέρυγας" είχαμε δει την κατανομή των πιέσεων κατά μήκος της αεροτομής της πτέρυγας, που είναι αυτή που δημιουργεί την άντωση. Αυτή η κατανομή όμως ισχύει σε όλο το μήκος της πτέρυγας πλην των άκρων της (ακροπτερύγια). Εκεί, αέρας υψηλής πίεσης από το κάτω μέρος της πτέρυγας "διαρρέει" προς το επάνω μέρος της πτέρυγας, όπου επικρατεί χαμηλή πίεση.
 |
| Στα άκρα της πτέρυγας, αέρας από το κάτω μέρος της (υψηλή πίεση) "δραπετεύει" προς το επάνω μέρος (χαμηλή πίεση) |
Αυτός ο αέρας που "δραπετεύει" από το κάτω προς το άνω μέρος της πτέρυγας, τροποποιεί προς το χειρότερο την κατανομή των πιέσεων σε εκείνη την περιοχή, μειώνοντας την άντωση τοπικά. Επιπλέον, όχι μόνο "χαλάει" η άντωση σε εκείνη την περιοχή, αλλά η κίνηση του φτερού προς τα εμπρός επιταχύνει προς τα πίσω αυτή τη διαρροή αέρος υπό μορφή μιας μακριάς σπείρας, σαν ένας μικρός ανεμοστρόβιλος, που ακολουθεί την άκρη του φτερού.
 |
| Καθώς τα φτερά κινούνται προς τα εμπρός, οι αεροδίνες στα ακροπτερύγια σχηματίζουν μικρούς "ανεμοστρόβιλους" προς τα πίσω |
Οι αεροδίνες λοιπόν στην άκρη του φτερού δημιουργούν μια μορφή οπισθέλκουσας, που ονομάζεται οπισθέλκουσα δίνη. Αν το δούμε διαφορετικά, η ενέργεια για την δημιουργία αυτών των δινών αφαιρείται από την ενέργεια που ωθεί το αεροπλάνο προς τα εμπρός.
Οι αεροδίνες αυξάνουν την κατανάλωση καυσίμου του αεροσκάφους,
καθώς χρειάζεται περισσότερη ενέργεια από τον κινητήρα για να
αντισταθμίσει τη μείωση της άντωσης στα ακροπτερύγια και την
οπισθέλκουσα δίνη.
Οι αεροδίνες γενικά είναι αόρατες, αλλά κάποιες φορές, όταν η ατμόσφαιρα έχει πολλή υγρασία, μπορούν να γίνουν ορατές, σαν ένα σπιράλ ίχνος που αφήνουν τα άκρα της πτέρυγας. Προκειμένου η NASA να μελετήσει επαρκώς τις αεροδίνες, εφοδιάζει τα αεροπλάνα με γεννήτριες καπνού στα ακροπτερύγια, ώστε οι δίνες να είναι καλά ορατές.
 |
| Η NASA εφοδιάζει αεροπλάνα με γεννήτριες καπνού στα ακροπτερύγια προκειμένου να μελετήσει τις αεροδίνες |
Ένας
τρόπος για να ελαττωθεί η δυσμενής επήρεια στην άντωση της πτέρυγας από
τις αεροδίνες στα ακροπτερύγια, είναι η πτέρυγα να είναι όσο το δυνατόν
πιο μακριά, να έχει μεγάλο μήκος.
 |
| Δείτε το πραγματικό ανεμόπτερο AS-34 Me της Γερμανικής εταιρείας Sleicher,
πόσο μεγάλες και στενές πτέρυγες έχει (18 μέτρα). Αν προσέξετε, στα
άκρα των πτερύγων υπάρχουν δυο μικρά κάθετα πτερύγια. Αυτά λέγονται
"winglets" και θα μιλήσουμε γι αυτά λίγο παρακάτω |
 |
| Να και το (παλαίμαχο) αναγνωριστικό/κατασκοπευτικό Αμερικανικό αεροπλάνο Lockheed U2C, με άνοιγμα φτερών 31 μέτρα! Μπορεί να πετά συνεχώς επί 12 ώρες! Η οπισθέλκουσα λόγω των αεροδινών των ακροπτερυγίων σε αυτή την πτέρυγα είναι σημαντικά μικρότερη. |
Οι αεροδίνες των ακροπτερυγίων στα αληθινά αεροπλάνα, όχι μόνο μειώνουν την πτητική ικανότητα του αεροπλάνου, αλλά καθώς εκτείνονται προς τα πίσω σαν "απόνερα" συνιστούν πιθανό κίνδυνο για κάποιο αεροπλάνο που ακολουθεί, ειδικά αν πρόκειται για μικρό αεροπλάνο. Οι αεροδίνες από ένα μεγάλο JET μπορεί να επεκταθούν προς τα πίσω μέχρι 5 μίλια και η ταχύτητα του κατωρεύματος μπορεί να φτάσει τα 160 μέτρα/λεπτό. Στις πτήσεις των μοντέλλων δεν συμβαίνει βέβαια κάτι τέτοιο, οπότε δεν θα επεκταθούμε άλλο σε αυτό το θέμα.
Ένας άλλος τρόπος για να μειωθεί η δυσμενής επήρεια των αεροδινών είναι η χρήση των Winglets.
Τα winglets είναι μικρά πτερύγια στις άκρες της πτέρυγας, κάθετες στον διαμήκη άξονα της πτέρυγας. Βελτιώνουν την πτητική συμπεριφορά του αεροσκάφους, αυξάνουν ττην εμβέλεια του και μειώνουν την κατανάλωση καυσίμου, ελαττώνοντας τη δημιουργία των αεροδινών καθώς παρεμβάλλουν εμπόδιο στη ροή του αέρα από κάτω προς τα επάνω, στα ακροπτερύγια. Αυτή την τεχνολογία την εφηύρε τη δεκαετία του 1970 ο μηχανικός της NASA Richard Whitcomb και είναι πλέον ένα αναπόσπαστο εξάρτημα κάθε μοντέρνου τζετ.
 |
| Τα winglets στην άκρη της πτέρυγας |
 |
| Τα
winglets στα ακροπτερύγια παρεμβάλλουν εμπόδιο στην κίνηση του αέρα από
το κάτω μέρος της πτέρυγας -της υψηλής πίεσης- προς το επάνω, της
χαμηλής πίεσης. Έτσι ελαττώνουν την επίδραση των αεροδινών |
Οι αεροδίνες είναι ισχυρότερες όταν η διαφορά πίεσης μεταξύ της κάτω και της άνω πλευράς της πτέρυγας είναι μεγάλη, όταν δηλαδή έχουμε τη μέγιστη άντωση,πράγμα που συμβαίνει σε μεγάλες γωνίες προσβολής, όπως π.χ. κατά την απογείωση και την προσγείωση.
Κατά
την απογείωση και την προσγείωση η ταχύτητα του αεροπλάνου είναι μικρή,
επομένως πρέπει η γωνία προσβολής να είναι μεγάλη για να έχουμε σημαντική άντωση, οπότε και παράγονται
ισχυρές αεροδίνες στα ακροπτερύγια.