Du sidder i terminalen, dit fly er lidt forsinket, og for at få tiden til at gå, kigger du på de fly, der holder parkeret bag ruden.
En Airbus A320 er netop kørt frem til gaten. For enden af vingerne stikker to store flader op mod himlen.
Lidt længere væk har et andet fly meget mere diskrete vingespidser. På en Boeing 737 ligner de næsten to knivblade, hvor det ene peger opad og det andet nedad. Og så kommer der et andet luftfartøj… som næsten ikke har noget af det.
Ved første øjekast kunne man tro, at det blot er et spørgsmål om design.
En form for æstetisk signatur, der gør det muligt at genkende et fly.
I virkeligheden løser disse mærkelige former for enden af vingerne et meget konkret aerodynamisk problem.
De kaldes generelt for winglets.
Og selvom de virker bittesmå sammenlignet med dimensionerne på et passagerfly, kan deres indflydelse være stor nok til, at et flyselskab kan spare betydelige mængder brændstof i løbet af et flys levetid.
Så hvad bruges winglets præcis til? Hvorfor reducerer de forbruget? Hvorfor har nogle fly enorme winglets, mens andre ser ud til at kunne klare sig fint uden?
For at forstå det, må vi starte med at se på noget, man næsten aldrig ser: hvad luften gør for enden af en vinge, når et fly flyver.
Hvad er en winglet?
En winglet er en aerodynamisk flade placeret for enden af en vinge.
I sin mest genkendelige form ligner den en lille, næsten lodret vinge, der peger op mod himlen.
Men ikke alle winglets ligner hinanden.
Nogle er næsten lodrette. Andre er vinklet udad. Nogle glider meget gradvist over i vingens form. Andre inkluderer endda en del, der peger nedad.
Og visse fly bruger en helt anden filosofi: i stedet for at tilføje en lille lodret flade, forlænger ingeniørerne blot vingen udad med en tilspidset spids.
Det er især af denne grund, at ordet “winglet” nogle gange bruges lidt løst om alle de anordninger, man finder for enden af vingerne.
Airbus bruger for eksempel navnet Sharklet til nogle af deres vingespids-anordninger, mens man hos Boeing finder blended winglets, Split Scimitar Winglets eller de Advanced Technology Winglets, der sidder på 737 MAX.
Deres form varierer enormt.
Men bag alle disse anordninger gemmer sig stort set den samme besættelse:
at gøre vingen mere effektiv.
For at forstå winglets skal man først forstå, hvad der sker for enden af en vinge
Når et fly flyver, producerer dets vinger opdrift.
Uden at gå i dybden med et fuldt aerodynamik-kursus, kan vi blot konstatere, at der findes en trykforskel mellem vingens to sider.
Og midt på vingen fungerer alt relativt godt.
Problemet opstår ved vingespidsen.
En virkelig vinge er ikke uendelig.
Den stopper et sted.
Og når luften når frem til denne ende, bliver strømningen forstyrret. Luften bevæger sig rundt om vingespidsen og bidrager til skabelsen af en hvirvelbevægelse.
Bag flyet opstår der kraftige hvirvler, kaldet kant-hvirvler.
Du har måske allerede set dem uden at vide, hvad du kiggede på.
Under visse fugtighedsforhold er det muligt at se en form for hvirvlende spor bag vingespidserne, især under start- eller landingsfasen.
Disse hvirvler er ikke kun spektakulære.
De repræsenterer også et tab af effektivitet.
NASA forklarer, at hvirvlerne, der skabes ved vingespidserne, bidrager til det, man kalder induceret modstand, eller modstand forbundet med produktionen af opdrift.
Med andre ord har det en aerodynamisk pris at få flyet til at flyve.
Og det er netop denne pris, ingeniørerne forsøger at reducere.
Den virkelige fjende: induceret modstand
Når et fly bevæger sig gennem luften, skal det overvinde forskellige former for modstand.
Man kan forestille sig modstand som en kraft, der konstant forsøger at bremse flyet.
For at opretholde hastigheden skal motorerne producere tilstrækkelig fremdrift til at kompensere for den.
Jo større modstanden er, jo mere fremdrift skal der produceres.
Og jo mere fremdrift der skal produceres, jo mere brændstof skal motorerne generelt bruge.
Det er her, de få centimeter eller meter for enden af vingen pludselig bliver meget vigtige.
Den inducerede modstand er direkte forbundet med produktionen af opdrift og de tredimensionelle fænomener, der især opstår omkring vingespidserne.
Hvis man forenkler det meget, kan man opsummere problemet således:
vingen producerer opdrift → hvirvler opstår → disse hvirvler bidrager til den inducerede modstand → denne modstand koster energi.
Luftfartsingeniører har derfor længe forsøgt at begrænse disse tab.
Og en af løsningerne består netop i at handle på vingespidsen.
Så hvordan fungerer en winglet egentlig?
En winglet ændrer luftstrømmen for enden af vingen.
Dens mål er ikke magisk at få hvirvlerne til at forsvinde. Et fly udstyret med winglets fortsætter naturligvis med at skabe kant-hvirvler.
Men den gør det muligt at reducere deres effekter og forbedre vingens samlede aerodynamiske effektivitet.
NASA opsummerer princippet ret klart: en korrekt designet winglet reducerer intensiteten af vingespids-hvirvlen og bidrager dermed til at mindske den inducerede modstand.
Og det er her, et af de mest interessante aspekter af systemet dukker op.
Wingletten kan på en måde give vingen mulighed for at drage fordel af et større effektivt vingefang uden at kræve præcis den samme forøgelse af vingefanget som en simpel vandret forlængelse.
Det er vigtigt, for en længere vinge er også en fremragende måde at mindske den inducerede modstand på.
Så et spørgsmål melder sig straks.
Hvorfor bygger man ikke bare gigantiske vinger?
Hvorfor laver man ikke vingerne meget længere?
Rent aerodynamisk er lange og tynde vinger meget interessante.
Man behøver bare at observere et svævefly.
Dets vinger virker nogle gange uendelige.
Det er naturligvis ikke tilfældigt.
Jo større vingens forlængelse (aspect ratio) er, jo mere muligt bliver det at reducere den inducerede modstand. NASA minder i øvrigt om, at sidstnævnte aftager, når forlængelsen øges.
Så hvorfor har en Airbus A320 eller en Boeing 737 ikke bare svævefly-vinger?
Fordi et fly ikke kun lever i himlen.
Det skal også fungere… i en lufthavn.
Forestil dig et øjeblik, at man pludselig øgede vingefanget på alle passagerfly med flere meter.
Nogle ville ikke længere kunne holde korrekt på deres parkeringsplads.
Afstandene mellem flyene skulle ændres.
Visse taxaveje ville blive for smalle.
Infrastrukturen skulle tilpasses.
Og jo længere en vinge bliver, jo mere kan de strukturelle belastninger også ændre sig.
En vinge er ikke bare en let planke fastgjort til en skrog. Den bærer betydelige kræfter og indeholder, på mange passagerfly, en væsentlig del af brændstoffet.
At øge vingefanget indebærer derfor at tage højde for vægt, struktur, bøjningsbelastninger, aerodynamik og driftsmæssige begrænsninger på jorden.
Wingletten bliver derfor en form for elegant kompromis.
Den forsøger at opnå en del af fordelene ved en mere effektiv vinge uden at øge dens vandrette pladskrav for meget.
Et par procent brændstof… er det virkelig vigtigt?
Det er måske her, winglets bliver mest imponerende.
Lad os antage, at en modifikation gør det muligt at spare blot et par procent brændstof.
På din personlige bil kan det virke interessant, men ikke revolutionerende.
I skalaen af et passagerfly er regnestykket helt anderledes.
Et kommercielt luftfartøj kan flyve flere tusinde timer om året.
Og så starte forfra det følgende år.
Og det næste år igen.
I nogle tilfælde i to årtier eller mere.
Gang derefter det med flere dusin, eller endda flere hundrede fly i en flåde.
Pludselig bliver det at spare et par procent enormt.
Airbus angiver for eksempel, at deres Sharklets kan give 4 % eller mere i brændstofbesparelse i visse applikationer på A320-familien.
På sin side annoncerer Aviation Partners Boeing for deres Blended Winglets gevinster, der kan nå flere procent afhængigt af missionerne, med en forbedring af brændstofeffektiviteten under cruise, der kan gå op til omkring 6 % under visse forhold.
Naturligvis kan disse tal ikke anvendes ens på alle fly, alle ruter og alle typer winglets.
Men de viser tydeligt, hvorfor flyselskaberne er så interesserede i dem.
For et flyselskab er en winglet ikke bare en flot del for enden af vingen.
Det er potentielt brændstof, der ikke behøver at blive købt i løbet af tusindvis af flyvninger.
Hvorfor har winglets så forskellige former?
Nu hvor vi kender deres rolle, opstår et andet spørgsmål.
Hvis princippet virker, hvorfor sætter ingeniørerne så ikke præcis den samme winglet på alle fly?
Fordi en løsning, der fungerer perfekt på ét luftfartøj, kan være meget mindre interessant på et andet inden for luftfart.
Vingen på en Boeing 737 er ikke designet som vingen på en Airbus A350.
Hastighederne, masserne, strukturen, vingefanget, pilformen, vingeprofilen og de planlagte missioner er ikke præcis de samme.
Anordningen for enden skal derfor tilpasses hele flyet.
Klassiske winglets
De første let genkendelige modeller er generelt ret lodrette flader.
Boeing 747-400 er sandsynligvis et af de mest berømte eksempler.
Hvis du sammenligner en 747-400 med visse ældre 747’ere, springer de små flader, der rejser sig for enden af vingerne, straks i øjnene.
Blended winglets
Princippet i en blended winglet består især i at gøre overgangen mellem vingen og wingletten meget mere gradvis.
I stedet for at have indtrykket af, at en lille lodret vinge blot er klistret på enden, mødes de to former med en blød kurve.
Man finder dem især på mange Boeing 737’ere fra tidligere generationer.
Aviation Partners Boeing forklarer, at denne gradvise integration bidrager til at reducere modstanden og forbedre ydeevnen.
Airbus Sharklets
Hvis du flyver regelmæssigt, har du sandsynligvis allerede set dem.
Sharklets er de store, opadbøjede vingespidser, som man især finder på mange fly i A320-familien.
De giver straks flyet et mere moderne udseende, men deres interesse er først og fremmest aerodynamisk.
Airbus angiver, at de øger vingens effektive vingefang og reducerer den inducerede modstand.
Split Scimitar og andre dobbelte winglets
Og så findes der de winglets, der ser ud til at have besluttet, at en enkelt flade ikke længere var nok.
På visse Boeing 737’ere bemærker man en stor del, der peger opad, ledsaget af en anden, mindre spids, der peger nedad.
Det er især tilfældet for Split Scimitar Winglets.
Formen er spektakulær, næsten aggressiv, men den svarer også her til en søgen efter optimering af strømningen.
737 MAX og dens Advanced Technology Winglets
Boeing 737 MAX fører denne logik endnu længere med en meget genkendelig anordning, der består af to flader.
Boeing forklarer, at dette system øger opdriften og det effektive vingefang, samtidig med at modstanden reduceres, med en gevinst i forbruget tilskrevet wingletten, der kan nå omkring 2 %.
Og hvad med fly, der ikke har lodrette winglets?
Det er her, emnet bliver særligt interessant.
For efter at have læst alt dette, kunne man tænke:
« Meget vel. Hvis winglets er så effektive, burde alle fly have dem. »
Og alligevel er det ikke tilfældet.
Se for eksempel på visse moderne fly: deres vingespids kan være meget lang og tilspidset uden at danne det store lodrette vedhæng, som man normalt forbinder med ordet winglet.
Det er ikke fordi, deres ingeniører har glemt problemet.
Det er simpelthen fordi, der findes flere måder at angribe det på.
Man kan bruge en winglet.
Man kan øge vingens forlængelse.
Man kan bruge en tilspidset og forlænget spids, ofte kaldet raked wingtip.
Man kan også fra starten designe en vinge, hvis hele geometri er optimeret til at reducere tab.
Og det er et essentielt punkt.
Wingletten er ikke en magisk del, som man absolut skal tilføje til hvert fly.
Der er tale om en løsning blandt andre.
En winglet har også ulemper
Hvis winglets kun havde fordele, ville spørgsmålet hurtigt være afgjort.
Man ville installere dem overalt.
Men at tilføje en flade for enden af en vinge tilføjer også vægt og ændrer de belastninger, strukturen skal bære.
Lad os tage et særligt sigende eksempel.
Aviation Partners Boeing angiver, at installationen af winglets på en Boeing 757-200 ikke kun indebærer vægten af selve winglets, men også vægten af de tilhørende strukturelle modifikationer.
Det viser tydeligt, at operationen ikke består i at tage et stykke kulfiber, skrue det fast for enden af vingen og flyve afsted.
Når en winglet skaber yderligere aerodynamiske kræfter ved vingens yderpunkt, skal disse overføres til hele strukturen.
Man skal derfor beregne belastningerne.
Forstærke visse dele, når det er nødvendigt.
Teste.
Certificere.
Og kontrollere, at den opnåede gevinst overstiger omkostningerne i masse, kompleksitet og vedligeholdelse.
En dårligt designet winglet kunne endda gå i den forkerte retning ved at tilføje mere modstand, end den sparer.
Spørgsmålet er derfor aldrig:
« Kan vi installere den størst mulige winglet? »
Men:
« Hvilken form giver det bedste kompromis for netop dette fly? »
Kan man tilføje winglets til et gammelt fly?
Ja, og det er netop det, der gør emnet økonomisk interessant.
Visse fly har modtaget winglets, selvom de ikke havde dem, da de forlod fabrikken.
Man taler her om retrofit.
Forestil dig et selskab, der driver et luftfartøj, som stadig har ti eller femten års karriere foran sig.
At modificere flere fly repræsenterer naturligvis en stor investering.
Men hvis denne modifikation reducerer forbruget tilstrækkeligt på hver flyvning, kan regnestykket blive interessant på lang sigt.
En engangsudgift i dag kan gøre det muligt at spare brændstof i tusindvis af flyvetimer.
Det er derfor, vi gennem årene har set mange Boeing 737, 757 eller 767 modtage forskellige winglet-systemer.
Men endnu en gang: man kan ikke installere hvad som helst på et hvilket som helst fly.
Strukturen skal kunne bære de nye belastninger, og modifikationen skal studeres og certificeres.
Fjerner winglets turbulens i kølvandet?
Nej.
Og det er en ret almindelig forveksling.
Da winglets reducerer effekterne forbundet med vingespids-hvirvler, kunne man forestille sig, at et fly udstyret med winglets næsten ikke længere skaber turbulens bag sig.
Det ville være stærkt overdrevet.
Et fly, der producerer opdrift, fortsætter med at generere en cirkulation og kølvandshvirvler.
En Airbus A380 bliver derfor ikke pludselig harmløs for et lille fly, der følger efter det, bare fordi dets vingespidser er optimerede.
Procedurerne for afstand mellem luftfartøjer forbliver uundværlige.
Winglets er designet først og fremmest til at forbedre den aerodynamiske effektivitet af det fly, der bærer dem.
Bruges winglets kun til at spare brændstof?
Forbruget er generelt den fordel, man taler mest om.
Af en indlysende grund: brændstof repræsenterer en betydelig udgift for et selskab.
Men at reducere modstanden kan give andre fordele.
Hvis flyet bruger mindre brændstof på at tilbagelægge en vis distance, kan det forbedre dets rækkevidde eller dets evne til at transportere en given last.
Visse konfigurationer kan også tilbyde bedre ydeevne under særlige startforhold.
Aviation Partners Boeing nævner for eksempel mulige forbedringer af ydeevne, rækkevidde og lastkapacitet afhængigt af fly og missioner.
Og naturligvis betyder det at brænde mindre brændstof også at producere mindre CO₂ for at udføre en tilsvarende mission.
Endnu en gang transformerer wingletten ikke flyet radikalt alene.
Men inden for kommerciel luftfart er akkumulering af små forbedringer netop en af de mest effektive måder at fremme ydeevnen på.
Hvor kommer moderne winglets fra?
Ideen om at forbedre vingespidserne er ikke ny.
Ingeniører har arbejdet meget længe på problemet med induceret modstand.
Men udviklingen af den moderne winglet er især forbundet med den amerikanske ingeniør Richard Whitcomb, som arbejdede ved NASA’s Langley Research Center.
I midten af 1970’erne studerede og testede Whitcomb forskellige konfigurationer af næsten lodrette flader placeret for enden af vingerne.
NASA angiver, at hans forskning især var påvirket af observationen af den aerodynamiske adfærd af vingespidser hos svævende fugle.
Der blev udført forsøg i vindtunnel, og derefter blev konceptet testet i flyvning.
I slutningen af 1970’erne fløj en modificeret KC-135 således med imponerende eksperimentelle winglets.
Forsøgene viste dengang målbare reduktioner i modstand, hvilket bekræftede, at ideen ikke kun var elegant på papiret.
Nogle årtier senere behøver man blot at kigge sig omkring i enhver stor lufthavn for at måle, hvor langt man er nået.
Hvorfor har ikke alle nye fly gigantiske winglets?
Fordi fremtiden for vingen sandsynligvis ikke består i at tilføje stadig større lodrette flader.
Fremskridt inden for kompositmaterialer og aerodynamiske beregninger gør det i dag muligt at designe vinger, der er meget tyndere, længere og mere sofistikerede.
Producenterne forsøger at forbedre hele vingen frem for kun én lille zone.
Moderne luftfartøjer viser i øvrigt flere forskellige filosofier.
På nogle forbliver wingletten meget synlig.
På andre ser spidsen næsten ud til at forlænge sig naturligt i en ekstremt bearbejdet kurve.
Og på fremtidige fly kan vingerne blive endnu længere.
Udfordringen vil altid være den samme: at opnå maksimal effektivitet uden at transformere luftfartøjet til et strukturelt mareridt eller et fly, der er umuligt at parkere i eksisterende lufthavne.
Det er i sidste ende hele historien om luftfartsteknik.
Et permanent kompromis.
Winglet eller længere vinge: hvilken løsning er bedst?
Der findes ikke et universelt svar.
En længere vinge kan være ekstremt effektiv til at reducere induceret modstand.
En winglet kan give en del af denne fordel, samtidig med at stigningen i vingefang begrænses.
En tilspidset spids kan være at foretrække på et andet fly.
Og en helt ny vinge kan gøre det muligt at kombinere flere løsninger.
Alt afhænger af luftfartøjets mission.
Et regionalfly, der udfører flere starter og landinger hver dag, har ikke præcis de samme begrænsninger som et langdistancefly, der tilbringer fjorten timer i cruise.
Et fly, der skal bruge små lufthavne, har ikke de samme begrænsninger for vingefang som et luftfartøj designet udelukkende til store internationale hubs.
Det er derfor, to fly bygget i samme epoke kan have helt forskellige vingespidser…
mens de begge er perfekt optimerede til det, man beder dem om.
📖 Artikler, der kunne interessere dig
Har du lyst til at lære lidt mere om, hvordan fly fungerer? Her er nogle supplerende artikler til at fortsætte din opdagelse af luftfart:
-
Hvordan kan et så tungt fly flyve? — opdrift, hastighed, vingernes form… en enkel forklaring på at forstå, hvordan flere hundrede tons kan forlade jorden.
-
Hvorfor flyver fly så højt? — forbrug, vejr, motorernes ydeevne: opdag hvorfor passagerfly generelt bevæger sig omkring 10.000 meters højde.
-
Hvorfor efterlader fly hvide spor? — forstå hvordan kondensstriberne, der er synlige bag visse fly, dannes.
✈️ Anbefalede produkter
Elsker du luftfartens verden ned til mindste detalje? Her er nogle kollektioner, du kan udforske for at forlænge passionen ud over læsningen:
-
Flymodel — find et udvalg af skalamodeller inspireret af de mest ikoniske passagerfly.
-
Nøglering Fly — et lille luftfarts-touch at have med dig i hverdagen, ideelt for entusiaster af cockpits og rejser.
-
Aviator solbriller — en stor klassiker inspireret af luftfartens verden, med denne øjeblikkeligt genkendelige stil.
Konklusion: disse små vingespidser er langt fra dekorative
Næste gang du sidder ved et vindue, så kig på enden af vingen.
Denne lille flade, der rejser sig mod himlen, virker næsten ubetydelig i forhold til flyets titusindvis af meter i vingefang.
Alligevel fortæller den ret godt, hvordan moderne luftfart fungerer.
Ingeniørerne leder ikke nødvendigvis efter en spektakulær revolution.
De forsøger nogle gange at spare et par procent her.
Et par kilogram der.
Lidt mindre modstand.
En lidt lettere struktur.
En lidt mere effektiv motor.
Taget hver for sig kan hver af disse fremskridt virke næsten anekdotiske.
Men gang et par procent brændstof med flere flyvninger hver dag, flere hundrede fly og tyve års drift…
og den lille aerodynamiske detalje placeret for enden af vingen begynder pludselig at veje meget tungt.
Winglets er derfor ikke der for at give flyene et moderne udseende.
De er resultatet af et problem, som ingeniører har forsøgt at løse siden luftfartens begyndelse:
hvordan producerer vi den opdrift, vi har brug for, samtidig med at vi spilder så lidt energi som muligt?
Og det er sandsynligvis det, der gør dem så interessante.
Fordi bag denne lille del, som de fleste passagerer ikke engang bemærker, gemmer sig årtiers forskning, beregninger, vindtunnelforsøg og kompromiser.
Næste gang du observerer flere fly på linje foran en terminal, så hav det sjovt med at sammenligne deres vingespidser.
Du vil se winglets.
Sharklets.
Dobbelte flader.
Tilspidsede vingespidser.
Og nogle gange næsten ingenting.
Meget forskellige løsninger…
på et aerodynamisk problem så gammelt som luftfarten selv.
🎬 For at gå videre: hvad bruges winglets egentlig til?
Du har nu forstået, hvorfor disse små flader for enden af vingerne er meget vigtigere, end de ser ud til. For at visualisere deres funktion og deres rolle i reduktionen af modstand endnu bedre, er her en video, der opsummerer princippet.
FAQ: forstå alt om winglets
Hvad bruges et flys winglets til?
Winglets forbedrer vingens aerodynamiske effektivitet ved især at reducere effekterne forbundet med vingespids-hvirvler og induceret modstand. Dette kan gøre det muligt at mindske brændstofforbruget og forbedre visse ydeevner.
Hvorfor er winglets orienteret opad?
Denne orientering gør det muligt for anordningen at virke på luftstrømmen for enden af vingen uden at kræve den samme stigning i vingefang som en helt vandret forlængelse.
Gør winglets det virkelig muligt at spare brændstof?
Ja. Gevinsten afhænger dog enormt af flytypen, anordningen og missionen. Airbus annoncerer for eksempel besparelser, der kan nå omkring 4 % eller mere med visse Sharklets i A320-familien.
Hvad er forskellen på en winglet og en Sharklet?
Sharklet er navnet, som Airbus bruger til nogle af deres vingespids-anordninger. Det generelle princip forbliver tæt på en winglets: at forbedre den aerodynamiske effektivitet og reducere modstanden.
Hvorfor har visse Boeing 737’ere to flader for enden af vingen?
Visse bruger Split Scimitar Winglets eller, på 737 MAX, Advanced Technology Winglets. Deres geometri gør det muligt mere effektivt at udnytte strømningen omkring vingespidsen.
Hvorfor har visse fly ikke winglets?
Fordi en winglet ikke er den eneste måde at reducere induceret modstand på. En længere vinge, en anden geometri eller en tilspidset spids kan opnå et lignende resultat eller være mere tilpasset flyets begrænsninger.
Kan man tilføje winglets til et gammelt fly?
Ja, visse luftfartøjer har retrofit-programmer. Men modifikationen kræver en aerodynamisk og strukturel undersøgelse samt en passende certificering.
Fjerner winglets turbulens i kølvandet?
Nej. De kan reducere visse effekter af hvirvler, men et fly, der producerer opdrift, fortsætter med at generere et turbulent kølvand.
