4.1.1 Wirbelbildung #

Die Wirkung des Tragflächenprofils, das einen Flugzeuglift verleiht, verursacht ebenfalls einen induzierten Widerstand. Wenn ein Schaufelblatt mit einer positiven AOA geflogen wird, besteht ein Druckunterschied zwischen der oberen und der unteren Oberfläche des Schaufelblatts. Der Druck über dem Flügel ist geringer als der atmosphärische Druck und der Druck unter dem Flügel ist gleich oder größer als der atmosphärische Druck. Da sich Luft immer von hohem Druck auf niedrigen Druck bewegt und der Weg mit dem geringsten Widerstand zu den Spitzen des Schaufelblatts führt, erfolgt eine spannweite Bewegung von Luft vom Boden des Tragflügels nach außen vom Rumpf um die Spitzen. Dieser Luftstrom führt zu „Verschütten“ über den Spitzen, wodurch ein Luft-Whirlpool namens „Vortex“ aufgestellt wird. [Abbildung 4-10]

Gleichzeitig neigt die Luft auf der oberen Oberfläche dazu, in Richtung Rumpf und abseits der Hinterkante zu strömen. Dieser Luftstrom bildet einen ähnlichen Wirbel am inneren Teil der Hinterkante des Schaufelblatts, aber da der Rumpf die Innenströmung begrenzt, ist der Wirbel unbedeutend. Folglich ist die Abweichung in der Strömungsrichtung an den äußeren Spitzen, wo die uneingeschränkte Seitenströmung am stärksten ist, am größten.

Wenn sich die Luft um die Spitze nach oben rollt, wird sie mit dem Waschen verbunden, um einen schnell drehenden Schleppwirbel zu bilden. Diese Wirbel erhöhen den Luftwiderstand aufgrund der Energie, die für die Erzeugung der Turbulenzen aufgewendet wird. Wenn ein Schaufelblatt einen Auftrieb erzeugt, tritt ein induzierter Luftwiderstand auf und Flügelspitzenwirbel entstehen.

So wie der Auftrieb mit zunehmender AOA zunimmt, steigt auch der induzierte Luftwiderstand. Dies liegt daran, dass mit zunehmender AOA eine größere Druckdifferenz zwischen der Oberseite und der Unterseite des Schaufelblattes und einer größeren seitlichen Luftströmung besteht; Folglich werden heftigere Wirbel aufgestellt, was zu mehr Turbulenzen und mehr induziertem Luftwiderstand führt. Die Intensität oder Stärke der Wirbel ist direkt proportional zum Gewicht des Flugzeugs und umgekehrt proportional zur Flügelspannweite und Geschwindigkeit des Flugzeugs. Je schwerer und langsamer das Flugzeug ist, desto größer ist die AOA und desto stärker sind die Flügelspitzenwirbel. Somit erzeugt ein Flugzeug Flügelspitzenwirbel mit maximaler Kraft während der Start-, Steig- und Landephasen des Fluges. Diese Wirbel führen zu einer besonders gefährlichen Fluggefahr, wachen Turbulenzen.

4.1.2 Vermeidung von Nachlaufturbulenzen #

Flügelspitzenwirbel sind am größten, wenn das erzeugende Flugzeug „schwer, sauber und langsam“ ist. Dieser Zustand tritt am häufigsten bei Anflügen oder Abflügen auf, da die AOA eines Flugzeugs am höchsten ist, um den Auftrieb zu erzeugen, der zum Landen oder Abheben erforderlich ist. Minimieren Sie die Chancen, durch die Turbulenzen eines Flugzeugs zu fliegen:

• Vermeiden Sie es, durch den Flugweg eines anderen Flugzeugs zu fliegen.
• Drehen Sie sich vor dem Punkt, an dem sich das vorhergehende Flugzeug drehte, wenn Sie hinter einem anderen Flugzeug abheben.
• Vermeiden Sie es, einem anderen Flugzeug auf einem ähnlichen Flugweg in einer Höhe von 1.000 Fuß zu folgen. [Abbildung 4-11]
• Nähern Sie sich der Landebahn über dem Weg eines vorhergehenden Flugzeugs, wenn Sie hinter einem anderen Flugzeug landen, und landen Sie nach dem Punkt, an dem die Räder des anderen Flugzeugs die Landebahn berührten. [Abbildung 4-12]

Ein schwebender Hubschrauber erzeugt eine Downwash aus seinen Hauptrotoren ähnlich den Wirbeln eines Flugzeugs. Piloten von Kleinflugzeugen sollten einen schwebenden Hubschrauber um mindestens drei Rotorscheibendurchmesser meiden, um die Auswirkungen dieses Downwash zu vermeiden. Im Vorwärtsflug verwandelt sich diese Energie in ein Paar starker, schneller Wirbel, ähnlich den Flügelspitzenwirbeln größerer Starrflugzeuge. Helikopterwirbel sollten vermieden werden, da die Fluggeschwindigkeiten des Hubschraubers oft sehr langsam sind und außergewöhnlich starke Nachlaufturbulenzen erzeugen können.

Wind ist ein wichtiger Faktor bei der Vermeidung von Aufweckenturbulenzen, da Flügelspitzenwirbel mit dem Wind mit der Windgeschwindigkeit driften. Beispielsweise bewirkt eine Windgeschwindigkeit von 10 Knoten, dass die Wirbel in Windrichtung etwa 1.000 Fuß in einer Minute treiben. Wenn ein Pilot ein anderes Flugzeug folgt, sollte er bei der Auswahl eines beabsichtigten Start- oder Landepunkts die Windgeschwindigkeit und -richtung berücksichtigen. Wenn ein Pilot sich nicht sicher ist, ob der Start- oder Landepunkt des anderen Flugzeugs ist, bieten ungefähr 3 Minuten einen Sicherheitsspielraum, der die Zerstörung von Aufweckenturbulenzen ermöglicht. Weitere Informationen zu Wake-Turbulenzen finden Sie im Advisory-Rundschreiben 90-23.