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So funktionieren Winglets

Ein kleiner Knick macht Flugzeuge leiser und effizienter: Winglets sind nach oben oder unten gebogene Fortsätze an den Tragflächenenden und verbessern den Auftrieb.

07.2018

Kopf

Ein kleiner Knick macht Flugzeuge leiser, sparsamer und effizienter: Winglets – nach oben oder unten gebogene Fortsätze an den Tragflügelenden – verbessern die Ökobilanz, indem sie den Luftwiderstand verringern und den Auftrieb erhöhen.

Vorbild Natur: Greifvögel haben lange Schwungfedern, die sie fächerförmig spreizen können. Auf diese Weise reduzieren sie den Luftwiderstand und erhöhen Auftrieb sowie Geschwindigkeit. Richard T. Whitcomb, ein Spezialist für Aerodynamik bei der NASA, übertrug dieses Prinzip in den 1970er Jahren, als die Ölkrise die Preise für Flugbenzin in die Höhe trieb, auf die Luftfahrt. Den Berechnungen Whitcombs zu Folge spart ein zusätzlicher, vertikaler Flügel Treibstoff, weil er die Gleitzahl – das Verhältnis von Auftrieb und Luftwiderstand – erhöhen.

Das Prinzip: Der Auftrieb eines Flugzeugs entsteht durch Unterdruck auf der Flügeloberseite und Überdruck auf der Unterseite der Tragfläche. Die Folge: Luft strömt um die Tragfläche herum nach oben, um den Unterdruck auszugleichen. Die Luftbewegung führt, vor allem an den Flügelspitzen, zu Wirbeln, die dem Auftrieb entgegenwirken und den Kerosinverbrauch erhöhen. Mit Winglets lassen sich diese Wirbel reduzieren.

Der Trick: Winglets zerlegen die Randwirbel an den Flügelenden in kleine Verwirbelungen, die sich teilweise gegenseitig auslöschen. So wird der Strömungswiderstand reduziert und der Aufrieb verbessert – das Flugzeug steigt schneller und erzeugt daher bei Start weniger Lärm. Während des Fluges braucht es weniger Energie, die Reichweite wird so erhöht.

Positive Bilanz: Winglets erhöhen das Gewicht eines Flugzeugs – zum einen durch ihr Eigengewicht, zum andern durch notwendige Strukturverstärkungen der Tragflächen. Der negative Effekt wird jedoch, vor allem auf Langstreckenflügen, kompensiert durch den verringerten Spritverbrauch. In der Nettobilanz reduzieren Winglets den Kraftstoffverbrauch um bis zu fünf Prozent.

Die Evolution: Das Design kann sehr unterschiedlich sein. Airbus stattete Verkehrsmaschinen zunächst mit kleinen Tragflächenendscheiben, den „Wingtip Fences“ aus. Boeing entwickelte „Blended Winglets“ mit einem fließenden Übergang zur Tragfläche. Moderne Airbus-Modelle haben nach oben und nach hinten gebogene „Sharklets“.

Mehr als mannshoch: Winglets können je nach Ausführung ziemliche Ausmaße haben. Die mit 3,45 Metern größten befinden sich an den Tragflächen der Boeing 767-300ER.

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