Hvorfor har enkelte fly winglets?

Du sitter på en terminal, flyet ditt er litt forsinket, og for å få tiden til å gå, ser du på flyene som står parkert utenfor vinduet.

En Airbus A320 har nettopp kjørt frem til en gate. Ytterst på vingene peker to store flater opp mot himmelen.

Litt lenger unna har et annet fly mye mer diskrete vingetipper. På en Boeing 737 ser de nesten ut som to blader, det ene pekende oppover og det andre nedover. Og så kommer et annet fly… som nesten ikke har noe av dette i det hele tatt.

Ved første øyekast kan man tro at det bare handler om design.

En slags estetisk signatur som gjør det mulig å kjenne igjen et fly.

I virkeligheten løser disse merkelige formene ytterst på vingene et helt konkret aerodynamisk problem.

De kalles vanligvis winglets.

Og selv om de virker små sammenlignet med dimensjonene til et passasjerfly, kan deres innflytelse være stor nok til at et flyselskap kan spare betydelige mengder drivstoff i løpet av et flys levetid.

Så hva brukes egentlig winglets til? Hvorfor reduserer de forbruket? Hvorfor har enkelte fly enorme winglets mens andre ser ut til å klare seg helt fint uten?

For å forstå dette må vi begynne med å se på noe vi nesten aldri ser: hva luften gjør ved vingetippen når et fly flyr.

Hva er en winglet?

En winglet er en aerodynamisk flate plassert ytterst på en vinge.

I sin mest gjenkjennelige form ligner den på en liten, nesten vertikal vinge som peker opp mot himmelen.

Men ikke alle winglets ser like ut.

Noen er nesten vertikale. Andre er vinklet utover. Noen går gradvis over i vingens form. Andre har til og med en del som peker nedover.

Og enkelte fly bruker en helt annen filosofi: I stedet for å legge til en liten vertikal flate, forlenger ingeniørene ganske enkelt vingen utover med en avsmalnende tupp.

Det er nettopp derfor ordet «winglet» noen ganger brukes litt upresist om alle innretninger man finner ytterst på vingene.

Airbus bruker for eksempel navnet Sharklet for noen av sine vingetipp-innretninger, mens man hos Boeing finner blended winglets, Split Scimitar Winglets eller Advanced Technology Winglets på 737 MAX.

Formen deres varierer enormt.

Men bak alle disse innretningene ligger stort sett den samme besettelsen:

å gjøre vingen mer effektiv.

For å forstå winglets må man først forstå hva som skjer ytterst på en vinge

Når et fly flyr, produserer vingene løft.

Uten å gå inn i et fullstendig kurs i aerodynamikk, kan vi nøye oss med å si at det eksisterer en trykkforskjell mellom vingens to sider.

Midt på vingen går alt relativt greit.

Problemet oppstår ved vingetippen.

En virkelig vinge er ikke uendelig.

Den stopper et sted.

Og når luften kommer nær denne enden, blir strømningen forstyrret. Luften strømmer rundt vingetippen og bidrar til å skape en virvelbevegelse.

Bak flyet oppstår det da kraftige virvler, kalt kantvirvler.

Du har kanskje sett dem uten å vite hva du så på.

Under visse fuktighetsforhold er det mulig å se en slags virvlende stripe bak vingetippene, spesielt under avgang eller landing.

Disse virvlene er ikke bare spektakulære.

De representerer også et tap av effektivitet.

NASA forklarer at virvlene som skapes ved vingetippene bidrar til det man kaller indusert luftmotstand, eller motstand knyttet til produksjon av løft.

Med andre ord har det en aerodynamisk kostnad å få flyet til å fly.

Og det er nettopp denne kostnaden ingeniørene prøver å redusere.

Den virkelige fienden: indusert luftmotstand

Når et fly beveger seg gjennom luften, må det overvinne ulike former for luftmotstand.

Man kan se for seg luftmotstand som en kraft som hele tiden prøver å bremse flyet.

For å opprettholde hastigheten må motorene produsere nok skyvekraft til å kompensere for dette.

Jo større luftmotstanden er, desto mer skyvekraft må produseres.

Og jo mer skyvekraft som må produseres, desto mer drivstoff må motorene vanligvis forbruke.

Det er her de få centimeterne eller meterne ytterst på vingen plutselig begynner å bli svært viktige.

Indusert luftmotstand er direkte knyttet til produksjon av løft og de tredimensjonale fenomenene som oppstår rundt vingetippene.

Hvis vi forenkler det kraftig, kan vi oppsummere problemet slik:

vingen produserer løft → virvler oppstår → disse virvlene bidrar til indusert luftmotstand → denne motstanden koster energi.

Luftfartsingeniører har derfor lenge forsøkt å begrense disse tapene.

Og en av løsningene består nettopp i å gjøre tiltak ytterst på vingen.

Så, hvordan fungerer egentlig en winglet?

En winglet endrer luftstrømmen ytterst på vingen.

Målet er ikke å få virvlene til å forsvinne på magisk vis. Et fly utstyrt med winglets fortsetter naturligvis å skape kantvirvler.

Men den gjør det mulig å redusere effektene av dem og forbedre vingens generelle aerodynamiske effektivitet.

NASA oppsummerer prinsippet ganske tydelig: en korrekt utformet winglet reduserer intensiteten til vingetippvirvelen og bidrar dermed til å redusere den induserte luftmotstanden.

Og det er her et av de mest interessante aspektene ved systemet dukker opp.

Wingleten kan på en måte la vingen dra nytte av et større effektivt vingespenn, uten at det krever nøyaktig samme økning i vingespenn som en enkel horisontal forlengelse.

Dette er viktig, for en lengre vinge er også en utmerket måte å redusere indusert luftmotstand på.

Da melder et spørsmål seg umiddelbart.

Hvorfor ikke bare bygge gigantiske vinger?

Hvorfor ikke lage mye lengre vinger?

Rent aerodynamisk er lange og tynne vinger svært gunstige.

Det er bare å observere et seilfly.

Vingene deres virker noen ganger endeløse.

Det er naturligvis ingen tilfeldighet.

Jo større vingeforholdet (aspect ratio) er, desto mer mulig blir det å redusere indusert luftmotstand. NASA minner for øvrig om at sistnevnte avtar når vingeforholdet øker.

Så hvorfor har ikke en Airbus A320 eller en Boeing 737 bare seilflyvinger?

Fordi et fly ikke bare lever i himmelen.

Det må også fungere… på en flyplass.

Se for deg et øyeblikk at man plutselig øker vingespennet på alle passasjerfly med flere meter.

Noen ville ikke lenger fått plass på parkeringsplassene sine.

Avstandene mellom flyene måtte endres.

Enkelte rullebaner og taksebaner ville blitt for smale.

Infrastrukturen måtte tilpasses.

Og jo lengre en vinge blir, desto mer kan de strukturelle belastningene endre seg.

En vinge er ikke bare en lett planke festet til et flyskrog. Den tåler enorme krefter og inneholder, på mange passasjerfly, en betydelig del av drivstoffet.

Å øke vingespennet innebærer derfor å ta hensyn til vekt, struktur, bøyebelastninger, aerodynamikk og operasjonelle begrensninger på bakken.

Wingleten blir da et slags elegant kompromiss.

Den forsøker å oppnå deler av fordelene ved en mer effektiv vinge uten å øke den horisontale plassen den tar opp like mye.

Noen få prosent drivstoff… er det egentlig viktig?

Det er kanskje her winglets blir mest imponerende.

La oss anta at en modifikasjon gjør det mulig å spare bare noen få prosent drivstoff.

I målestokken til din egen bil kan dette virke interessant, men ikke revolusjonerende.

I målestokken til et passasjerfly er regnestykket noe helt annet.

Et kommersielt fly kan fly flere tusen timer i året.

Og så starte på nytt neste år.

Og året etter der.

I opptil to tiår eller mer.

Multipliser deretter dette med flere titalls, eller til og med flere hundre fly i en flåte.

Plutselig blir det å spare noen få prosent enormt.

Airbus oppgir for eksempel at deres Sharklets kan gi 4 % eller mer i drivstoffbesparelse i visse applikasjoner på A320-familien.

På sin side annonserer Aviation Partners Boeing for sine Blended Winglets gevinster som kan nå flere prosent avhengig av oppdraget, med en forbedring av drivstoffeffektiviteten under cruise på opptil ca. 6 % under visse forhold.

Selvfølgelig kan ikke disse tallene brukes ukritisk på alle fly, alle ruter og alle typer winglets.

Men de viser tydelig hvorfor flyselskapene er så interessert i dem.

For et flyselskap er ikke en winglet bare en pen del ytterst på vingen.

Det er potensielt drivstoff som ikke trenger å kjøpes inn i løpet av tusenvis av flyvninger.

Hvorfor har winglets så forskjellige former?

Nå som vi kjenner rollen deres, dukker et annet spørsmål opp.

Hvis prinsippet fungerer, hvorfor setter ikke ingeniørene nøyaktig samme winglet på alle fly?

Fordi innen luftfart kan en løsning som fungerer perfekt på ett fly, være mye mindre interessant på et annet.

Vingen på en Boeing 737 er ikke designet som vingen på en Airbus A350.

Hastighetene, massene, strukturen, vingespennet, pilvinkelen, vingeprofilen og de planlagte oppdragene er ikke nøyaktig de samme.

Vingetipp-innretningen må derfor tilpasses hele flyet.

Klassiske winglets

De første lett gjenkjennelige modellene er vanligvis ganske vertikale flater.

Boeing 747-400 er sannsynligvis et av de mest kjente eksemplene.

Hvis du sammenligner en 747-400 med enkelte eldre 747-modeller, legger du umiddelbart merke til de små flatene som står oppreist ytterst på vingene.

Blended winglets

Prinsippet med blended winglet består blant annet i å gjøre overgangen mellom vingen og wingleten mye mer gradvis.

I stedet for å få inntrykk av at en liten vertikal vinge bare er limt på tuppen, møtes de to formene med en myk bue.

Vi finner disse spesielt på mange Boeing 737 fra tidligere generasjoner.

Aviation Partners Boeing forklarer at denne gradvise integreringen bidrar til å redusere luftmotstand og forbedre ytelsen.

Airbus Sharklets

Hvis du flyr ofte, har du sannsynligvis allerede sett dem.

Sharklets er de store, oppoverbøyde vingetippene som man finner spesielt på mange fly i A320-familien.

De gir umiddelbart flyet et mer moderne utseende, men deres hovedinteresse er først og fremst aerodynamisk.

Airbus oppgir at de øker vingens effektive vingespenn og reduserer indusert luftmotstand.

Split Scimitar og andre doble winglets

Og så finnes det winglets som ser ut til å ha bestemt seg for at én flate ikke lenger var nok.

På enkelte Boeing 737 legger man merke til en stor del som peker oppover, ledsaget av en andre, mindre tupp som peker nedover.

Dette er spesielt tilfelle for Split Scimitar Winglets.

Formen er spektakulær, nesten aggressiv, men også her svarer den til et ønske om å optimalisere luftstrømmen.

737 MAX og dens Advanced Technology Winglets

Boeing 737 MAX tar denne logikken enda lenger med en svært gjenkjennelig innretning som består av to flater.

Boeing forklarer at dette systemet øker løftet og det effektive vingespennet samtidig som det reduserer luftmotstanden, med en drivstoffgevinst tilskrevet wingleten på opptil ca. 2 %.

Hva med fly som ikke har vertikale winglets?

Det er her temaet blir spesielt interessant.

For etter å ha lest alt dette, kan man tenke:

«Greit. Hvis winglets er så effektive, burde alle fly ha dem.»

Og likevel er det ikke tilfelle.

Se for eksempel på enkelte moderne fly: vingetippen kan være veldig lang og avsmalnende uten å danne det store vertikale tillegget som vi vanligvis forbinder med ordet winglet.

Det er ikke fordi ingeniørene deres har glemt problemet.

Det er rett og slett fordi det finnes flere måter å angripe det på.

Man kan bruke en winglet.

Man kan øke vingens forlengelse.

Man kan bruke en avsmalnende og forlenget tupp, ofte kalt raked wingtip.

Man kan også fra starten av designe en vinge der hele geometrien er optimalisert for å redusere tap.

Og dette er et essensielt punkt.

Wingleten er ikke en magisk del som man absolutt må legge til hvert fly.

Det er en løsning blant andre.

En winglet har også ulemper

Hvis winglets bare hadde fordeler, ville spørsmålet vært raskt løst.

Vi ville installert dem overalt.

Men å legge til en flate ytterst på en vinge legger også til vekt og endrer belastningene strukturen må tåle.

La oss ta et spesielt illustrerende eksempel.

Aviation Partners Boeing indikerer at installasjon av winglets på en Boeing 757-200 innebærer ikke bare vekten av selve wingletene, men også vekten av de tilhørende strukturelle modifikasjonene.

Dette viser tydelig at operasjonen ikke består i å ta en karbonfiberdel, skru den fast ytterst på vingen og dra ut for å fly.

Når en winglet skaper ekstra aerodynamiske krefter ved vingetippen, må disse overføres til hele strukturen.

Man må derfor beregne belastningene.

Forsterke visse deler når det er nødvendig.

Teste.

Sertifisere.

Og verifisere at gevinsten som oppnås overstiger kostnaden i masse, kompleksitet og vedlikehold.

En dårlig utformet winglet kan til og med virke mot sin hensikt ved å legge til mer luftmotstand enn den sparer.

Spørsmålet er derfor aldri:

«Kan vi installere den største mulige wingleten?»

Men:

«Hvilken form gir det beste kompromisset for akkurat dette flyet?»

Kan man legge til winglets på et gammelt fly?

Ja, og det er nettopp det som gjør temaet økonomisk interessant.

Enkelte fly har fått winglets selv om de ikke hadde det da de kom ut fra fabrikken.

Vi snakker da om ettermontering (retrofit).

Se for deg et selskap som opererer et fly som fortsatt har ti eller femten års karriere foran seg.

Å modifisere flere fly representerer åpenbart en betydelig investering.

Men hvis denne modifikasjonen reduserer forbruket tilstrekkelig på hver flyvning, kan regnestykket bli interessant på lang sikt.

En engangsutgift i dag kan gjøre det mulig å spare drivstoff i tusenvis av flytimer.

Det er derfor vi gjennom årene har sett mange Boeing 737, 757 eller 767 motta ulike winglet-systemer.

Men igjen: man kan ikke installere hva som helst på hvilket som helst fly.

Strukturen må kunne tåle de nye belastningene, og modifikasjonen må studeres og sertifiseres.

Fjerner winglets turbulens i kjølvannet?

Nei.

Og dette er en ganske vanlig forveksling.

Siden winglets reduserer effektene knyttet til kantvirvler, kan man forestille seg at et fly utstyrt med winglets nesten ikke skaper turbulens bak seg lenger.

Det ville vært sterkt overdrevet.

Et fly som produserer løft fortsetter å generere sirkulasjon og kjølvannsvirvler.

En Airbus A380 blir derfor ikke plutselig ufarlig for et lite fly som følger etter den, bare fordi vingetippene er optimalisert.

Prosedyrene for avstand mellom fly forblir uunnværlige.

Winglets er designet først og fremst for å forbedre den aerodynamiske effektiviteten til flyet som bærer dem.

Brukes winglets bare til å spare drivstoff?

Forbruket er vanligvis den fordelen man snakker mest om.

Av en åpenbar grunn: drivstoff representerer en betydelig utgift for et selskap.

Men å redusere luftmotstand kan gi andre fordeler.

Hvis flyet bruker mindre drivstoff for å tilbakelegge en viss distanse, kan det forbedre rekkevidden eller evnen til å frakte en gitt nyttelast.

Enkelte konfigurasjoner kan også tilby bedre ytelse under spesielle forhold ved avgang.

Aviation Partners Boeing siterer for eksempel mulige forbedringer i ytelse, rekkevidde og lastekapasitet avhengig av fly og oppdrag.

Og naturligvis betyr det å brenne mindre drivstoff også å produsere mindre CO₂ for å utføre et tilsvarende oppdrag.

Igjen, wingleten forvandler ikke flyet radikalt alene.

Men innen kommersiell luftfart er det å akkumulere små forbedringer nettopp en av de mest effektive måtene å fremme ytelsen på.

Hvor kommer moderne winglets fra?

Ideen om å forbedre vingetippene er ikke ny.

Ingeniører har jobbet lenge med problemet med indusert luftmotstand.

Men utviklingen av den moderne wingleten er spesielt knyttet til den amerikanske ingeniøren Richard Whitcomb, som jobbet ved NASAs Langley Research Center.

På midten av 1970-tallet studerte og testet Whitcomb ulike konfigurasjoner av nesten vertikale flater plassert ytterst på vingene.

NASA indikerer at forskningen hans blant annet ble påvirket av observasjonen av den aerodynamiske oppførselen til vingetippene hos svevefugler.

Det ble utført vindtunneltester, og deretter ble konseptet testet i flyvning.

På slutten av 1970-tallet fløy en modifisert KC-135 med imponerende eksperimentelle winglets.

Testene viste da målbare reduksjoner i luftmotstand, noe som bekreftet at ideen ikke bare var elegant på papiret.

Noen tiår senere er det bare å se seg rundt på en hvilken som helst stor flyplass for å måle hvor langt man har kommet.

Hvorfor har ikke alle nye fly gigantiske winglets?

Fordi fremtiden for vingen sannsynligvis ikke består i å legge til stadig større vertikale flater.

Fremskritt innen komposittmaterialer og aerodynamiske beregninger gjør det i dag mulig å designe vinger som er mye tynnere, lengre og mer sofistikerte.

Produsentene prøver å forbedre hele vingen fremfor bare ett lite område.

Moderne fly viser for øvrig flere ulike filosofier.

På enkelte forblir wingleten veldig synlig.

På andre ser tuppen nesten ut til å fortsette naturlig i en ekstremt bearbeidet kurve.

Og på fremtidige fly kan vingene bli enda lengre.

Utfordringen vil alltid være den samme: oppnå maksimal effektivitet uten å forvandle flyet til et strukturelt mareritt eller et fly som er umulig å parkere på eksisterende flyplasser.

Det er til syvende og sist hele historien om luftfartsteknikk.

Et permanent kompromiss.

Winglet eller lengre vinge: hvilken løsning er best?

Det finnes ikke noe universelt svar.

En lengre vinge kan være ekstremt effektiv for å redusere indusert luftmotstand.

En winglet kan gi en del av denne fordelen samtidig som den begrenser økningen i vingespenn.

En avsmalnende tupp kan være å foretrekke på et annet fly.

Og en helt ny vinge kan gjøre det mulig å kombinere flere løsninger.

Alt avhenger av flyets oppdrag.

Et regionalfly som utfører flere avganger og landinger hver dag har ikke nøyaktig de samme begrensningene som et langdistansefly som tilbringer fjorten timer i cruise.

Et fly som må bruke små flyplasser har ikke de samme begrensningene for vingespenn som et fly designet eksklusivt for store internasjonale knutepunkter.

Det er derfor to fly bygget i samme epoke kan ha helt forskjellige vingetipper…

samtidig som begge er perfekt optimalisert for det man ber dem om.

📖 Artikler som kan interessere deg

Vil du lære enda mer om hvordan fly fungerer? Her er noen utfyllende artikler for å fortsette oppdagelsen din av luftfart:

• Hvordan kan et så tungt fly fly? — løft, hastighet, vingeform… en enkel forklaring for å forstå hvordan flere hundre tonn kan forlate bakken.

• Hvorfor flyr fly så høyt? — forbruk, vær, motorytelse: oppdag hvorfor passasjerfly vanligvis opererer rundt 10 000 meters høyde.

• Hvorfor etterlater fly hvite striper? — forstå hvordan kondensstripene som er synlige bak enkelte fly dannes.

✈️ Anbefalte produkter

Liker du luftfartens verden ned til minste detalj? Her er noen kolleksjoner du kan oppdage for å forlenge lidenskapen utover lesingen:

• Modellfly (Passasjerfly) — finn et utvalg av skalamodeller inspirert av de mest ikoniske passasjerflyene.

• Nøkkelring Fly — en liten luftfartskontakt å ha med deg i hverdagen, ideell for cockpit- og reiseentusiaster.

• Pilotbriller — en stor klassiker inspirert av luftfartens verden, med denne umiddelbart gjenkjennelige stilen.

Konklusjon: disse små vingetippene er langt fra dekorative

Neste gang du sitter ved et vindu, se på tuppen av vingen.

Denne lille flaten som peker opp mot himmelen virker nesten ubetydelig sammenlignet med de titalls meterne med vingespenn flyet har.

Likevel forteller den ganske godt hvordan moderne luftfart fungerer.

Ingeniørene leter ikke nødvendigvis etter en spektakulær revolusjon.

De prøver noen ganger å spare noen få prosent her.

Noen få kilogram der.

Litt mindre luftmotstand.

En litt lettere struktur.

En litt mer effektiv motor.

Tatt hver for seg kan hver av disse fremskrittene virke nesten anekdotiske.

Men multipliser noen få prosent drivstoff med flere flyvninger hver dag, flere hundre fly og tjue års drift…

og den lille aerodynamiske detaljen ytterst på vingen begynner plutselig å veie veldig tungt.

Winglets er derfor ikke der for å gi flyene et moderne utseende.

De er resultatet av et problem som ingeniører har forsøkt å løse siden luftfartens begynnelse:

hvordan produsere løftet vi trenger samtidig som vi kaster bort minst mulig energi?

Og det er sannsynligvis det som gjør dem så interessante.

Fordi bak denne lille delen som de fleste passasjerer ikke engang legger merke til, skjuler det seg tiår med forskning, beregninger, vindtunneltester og kompromisser.

Neste gang du observerer flere fly på rekke foran en terminal, ha det gøy med å sammenligne vingetippene deres.

Du vil se winglets.

Sharklets.

Doble flater.

Avsmalnende vingetipper.

Og noen ganger nesten ingenting.

Svært forskjellige løsninger…

på et aerodynamisk problem like gammelt som luftfarten selv.

🎬 For å gå videre: hva brukes winglets egentlig til?

Du har nå forstått hvorfor disse små flatene ytterst på vingene er mye viktigere enn de ser ut til. For å visualisere funksjonen deres og rollen deres i å redusere luftmotstand enda bedre, er her en video som oppsummerer prinsippet.

FAQ: forstå alt om winglets

Hva brukes winglets på et fly til?

Winglets forbedrer vingens aerodynamiske effektivitet, spesielt ved å redusere effektene knyttet til vingetippvirvler og indusert luftmotstand. Dette kan bidra til å redusere drivstofforbruket og forbedre visse ytelser.

Hvorfor er winglets orientert oppover?

Denne orienteringen gjør at innretningen kan påvirke luftstrømmen ytterst på vingen uten å kreve samme økning i vingespenn som en helt horisontal forlengelse.

Sparer winglets virkelig drivstoff?

Ja. Gevinsten avhenger imidlertid enormt av flytype, innretning og oppdrag. Airbus annonserer for eksempel besparelser på opptil ca. 4 % eller mer med visse Sharklets i A320-familien.

Hva er forskjellen mellom en winglet og en Sharklet?

Sharklet er navnet Airbus bruker for noen av sine vingetipp-innretninger. Det generelle prinsippet forblir nær det til en winglet: forbedre aerodynamisk effektivitet og redusere luftmotstand.

Hvorfor har enkelte Boeing 737 to flater ytterst på vingen?

Noen bruker Split Scimitar Winglets eller, på 737 MAX, Advanced Technology Winglets. Geometrien deres gjør det mulig å utnytte strømningen rundt vingetippen mer effektivt.

Hvorfor har ikke enkelte fly winglets?

Fordi en winglet ikke er den eneste måten å redusere indusert luftmotstand på. En lengre vinge, en annen geometri eller en avsmalnende tupp kan oppnå et lignende resultat eller være bedre tilpasset flyets begrensninger.

Kan man legge til winglets på et gammelt fly?

Ja, enkelte fly har ettermonteringsprogrammer. Men modifikasjonen krever en aerodynamisk og strukturell studie samt en tilpasset sertifisering.

Fjerner winglets turbulens i kjølvannet?

Nei. De kan redusere visse effekter av virvler, men et fly som produserer løft fortsetter å generere et turbulent kjølvann.

Relaterte produkter

Kategorier

NyheterModellfly: modellfly av passasjerfly og jagerflyModellfly for passasjerflyInteriør/HjemFly-interiørFly nøkkelring