Volare senza una winglet

[b747-8]

Buonasera a tutti, spero innanzi tutto di postare nella sezione giusta.

Dunque, in questo topic, che tratta di collisioni avvenute a terra (http://www.md80.it/bbforum/viewtopic.php?f=28&t=40711), si fa riferimento ad un Airbus A330 Lufthansa che, in seguito ad una collisione a terra, ha effettuato il volo Washington-Francoforte senza una winglet.
Cosa cambia nella gestione del volo? Dal punto di vista dinamico, come reagisce l'aereo senza una winglet? E in che modo l'avionica gestisce, eventualmente, le superfici di controllo e bilancia l'aeromobile in una condizione così particolare? Come i piloti gestiscono il volo? Esistono delle procedure specifiche da seguire?
E infine: come si opera nella separazione del traffico, datosi che l'assenza della winglet cambia il flusso d'aria sull'ala, e quindi chi precede viene investito da un flusso d'aria sicuramente da quando l'aereo opera in condizioni normali?
Le domande ovviamente sono generalizzate, non solo per l'aereo preso in esame, che so essere un Airbus A330.
Grazie a chi risponderà!

[AirGek]

Non credo che l'assenza di una winglet faccia variare la separazione. Non sarà di certo una winglet a far diventare J un 330.

[b747-8]

AirGek: che vuol dire "J"

[airbusfamilydriver]

aumenta il consumo e vengono leggermente penalizzate le performance,la procedura con le relative limitazioni e operazioni da eseguire si trova in questo caso all'interno delle cdl configuration deviation list,parte dell'afm airplane flight manual
in pratica e' come per le mel,ma a differenza di quest'ultima la cdl riguarda componenti strutturali o parti esterne dell'aereo,come ad esempio una winglet

[AirGek]

AirGek: che vuol dire "J"

E' la categoria di turbolenza di scia superiore alla H, attualmente assegnata esclusivamente al 380.

[b747-8]

aumenta il consumo e vengono leggermente penalizzate le performance,la procedura con le relative limitazioni e operazioni da eseguire si trova in questo caso all'interno delle cdl configuration deviation list,parte dell'afm airplane flight manual
in pratica e' come per le mel,ma a differenza di quest'ultima la cdl riguarda componenti strutturali o parti esterne dell'aereo,come ad esempio una winglet

Grazie. Ecco, nel caso specifico dell'A320 e dell'A330, come si opera?

[airbusfamilydriver]

aumenta il consumo e vengono leggermente penalizzate le performance,la procedura con le relative limitazioni e operazioni da eseguire si trova in questo caso all'interno delle cdl configuration deviation list,parte dell'afm airplane flight manual
in pratica e' come per le mel,ma a differenza di quest'ultima la cdl riguarda componenti strutturali o parti esterne dell'aereo,come ad esempio una winglet

Grazie. Ecco, nel caso specifico dell'A320 e dell'A330, come si opera?

ad esempio sul 330

One may be missing provided hole is covered.
Increase fuel consumption by 1%.
Reduce the take-off and approach climb limiting weight by 4%.
The maximum zero fuel weight must not be higher than 152 tonnes.
The maximum take-off weight must not be higher than 200 tonnes.

[JT8D]

Riguardo il 320 (che non ha delle vere e proprie winglets, ma delle wingtips), la CDL dice:

Exposed interior structure is covered, and following performance penalities are observed: - TO and approach climb limiting weight is reduced by 4%. - Fuel consumption is increased by 1,4%. Wing tip fence must be replaced at the earliest maintenance opportunity and mean while, protective material must be inspected, before every flight and replaced if necessary. Reduce the one engine inoperative net ceiling by 300ft.

Paolo

[b747-8]

Grazie. Quindi è più un problema di peso da sostenere (faccio una domanda: a causa della minore portanza?), che di dinamica disturbata del volo, giusto?
Se non vado errato, anche gli alettoni possiedono un trim, come per l'equilibratore; per compensare lo sbilanciamento dovuto alla mancanza di un elemento che va a modificare l'ala, come opera l'avionica sulle superfici di controllo?

[airbusfamilydriver]

Grazie. Quindi è più un problema di peso da sostenere (faccio una domanda: a causa della minore portanza?), che di dinamica disturbata del volo, giusto?
Se non vado errato, anche gli alettoni possiedono un trim, come per l'equilibratore; per compensare lo sbilanciamento dovuto alla mancanza di un elemento che va a modificare l'ala, come opera l'avionica sulle superfici di controllo?

non diminuisce la portaza aumenta la resistenza indotta
lo scopo delle winglet è quello ridurre la resistenza indotta o di scia
il resto è invariato

[FAS]

cambia solo la performance della macchina, l'integrità strutturale della piattaforma non è influenzata dalla mancanza della winglet...

[b747-8]

Grazie. Quindi è più un problema di peso da sostenere (faccio una domanda: a causa della minore portanza?), che di dinamica disturbata del volo, giusto?
Se non vado errato, anche gli alettoni possiedono un trim, come per l'equilibratore; per compensare lo sbilanciamento dovuto alla mancanza di un elemento che va a modificare l'ala, come opera l'avionica sulle superfici di controllo?

non diminuisce la portaza aumenta la resistenza indotta
lo scopo delle winglet è quello ridurre la resistenza indotta o di scia
il resto è invariato

E questa è una cosa che dovrei sapere...e della quale mi ero dimenticato!!! Eheh! Quindi c'è solo, in più, il vortice sull'ala senza una winglet, generato dall'aumento della resistenza indotta.
In cabina si risente di questo? Intendo, i passeggeri se ne accorgono?

[bulldog89]

Grazie. Quindi è più un problema di peso da sostenere (faccio una domanda: a causa della minore portanza?), che di dinamica disturbata del volo, giusto?
Se non vado errato, anche gli alettoni possiedono un trim, come per l'equilibratore; per compensare lo sbilanciamento dovuto alla mancanza di un elemento che va a modificare l'ala, come opera l'avionica sulle superfici di controllo?

non diminuisce la portaza aumenta la resistenza indotta
lo scopo delle winglet è quello ridurre la resistenza indotta o di scia
il resto è invariato

Io però sapevo che a parità di condizioni un'ala con winglet genera più portanza di una senza winglet, a causa della presenza su quest'ultima di una zona d'estremità interessata dal vortice e (parlando terra terra) per questo non utile alla generazione di portanza.

Non è così quindi?

[flyingbrandon]

Io però sapevo che a parità di condizioni un'ala con winglet genera più portanza di una senza winglet, a causa della presenza su quest'ultima di una zona d'estremità interessata dal vortice e (parlando terra terra) per questo non utile alla generazione di portanza.

Non è così quindi?

No che io sappia no. Riduce la resistenza indotta e, per questo, i consumi. Poi non so se a livello infinitesimale una semiala generi una differenza di portanza rispetto all'altra con o senza winglet ma si parlerebbe proprio di ordini di grandezza totalmente trascurabili...non farebbero partire l'aereo in configurazione tonneaux...
Ciao!

[bulldog89]

Io però sapevo che a parità di condizioni un'ala con winglet genera più portanza di una senza winglet, a causa della presenza su quest'ultima di una zona d'estremità interessata dal vortice e (parlando terra terra) per questo non utile alla generazione di portanza.

Non è così quindi?

No che io sappia no. Riduce la resistenza indotta e, per questo, i consumi. Poi non so se a livello infinitesimale una semiala generi una differenza di portanza rispetto all'altra con o senza winglet ma si parlerebbe proprio di ordini di grandezza totalmente trascurabili...non farebbero partire l'aereo in configurazione tonneaux...
Ciao!

No certo, era una considerazione puramente teorica

[AirGek]

Beh dai non ci sono solo lati negativi, senza la winglet abbiamo meno resistenza di forma...

[b747-8]

Che poi un A330 in tonneaux farebbe impazzire il fly-by-wire... . E non farebbe annoiare di sicuro i passeggeri.
Comunque, a parte gli scherzi, grazie per le risposte! . Questo fa capire quanto gli ingegneri prevedano, già in fase di progetto, queste eventualità, dando ai piloti le indicazioni su come fare per dei piccoli inconvenienti come questo per garantire una condotta sicura del velivolo.

[87Nemesis87]

No certo, era una considerazione puramente teorica

a livello puramente teorico la winglet mi produce una componente di portanza che si unisce alla spinta ( in volo livellato), però è una componente molto piccola e non determinante.

senza una winglet penso che aerodinamicamente avresti una semiala che produce una resistenza inferiore all'altra; quindi dovresti gestire costantemente anche una piccola componente di imbardata verso l'ala senza winglet

[bulldog89]

a livello puramente teorico la winglet mi produce una componente di portanza che si unisce alla spinta ( in volo livellato), però è una componente molto piccola e non determinante.

Perché

Comunque mi è stato confermato personalmente che un'ala con winglet genera più portanza della stessa ala senza winglet a causa della riduzione della zona interessata dal ricircolo (che non produce portanza).

[flyingbrandon]

Comunque mi è stato confermato personalmente che un'ala con winglet genera più portanza della stessa ala senza winglet a causa della riduzione della zona interessata dal ricircolo (che non produce portanza).

Io su questo non sono molto d'accordo...secondo me, più che altro i miei ricordi, genera solo meno resistenza ma non piu portanza. Lift e drag agiscono su piani diversi...e che la winglet sia studiata per ridurre una drag ne sono certo. Potresti spiegarmi meglio , per capire eh, "a causa della riduzione della zona" che significa? E, soprattuto, quantificare di che ordini di grandezza stiamo parlando? Grazie!
Ciao!

[Achille]

Comunque mi è stato confermato personalmente che un'ala con winglet genera più portanza della stessa ala senza winglet a causa della riduzione della zona interessata dal ricircolo (che non produce portanza).

Io su questo non sono molto d'accordo...secondo me, più che altro i miei ricordi, genera solo meno resistenza ma non piu portanza. Lift e drag agiscono su piani diversi...e che la winglet sia studiata per ridurre una drag ne sono certo. Potresti spiegarmi meglio , per capire eh, "a causa della riduzione della zona" che significa? E, soprattuto, quantificare di che ordini di grandezza stiamo parlando? Grazie!
Ciao!

Provo a rispondere io:

Dal punto di vista puramente teorico la presenza della winglet influenza la distribuzion di portanza su tutta l'ala perchè va ad alterare la distribuzione di vortici a staffa (parlo della teoria della circolazione). La schematizzazione nella teoria dice che i vortici sono distribuiti sull'ala e dalle estremità in poi (per intenderci a forma di "ferro di cavallo"). Le winglet sono messe per limitare la vorticita (e quindi la concentrazione di vortici) che si "butta" nella scia dell'ala. Se la vorticità non viene "buttata", rimane sull'ala e quindi complessivamente si avrà una portanza maggiore.

Ordine di grandezza?!? Non saprei, sicuro molto poco e per azzardare qualche numero meno del 1%. (spannometricamente parlando)

Se ho scritto boiate per favore fatemelo presente!


edit:

Unequal pressure, however, also causes air at each wingtip to flow outward along the lower surface, around the tip, and inboard along the upper surface producing a whirlwind of air called a wingtip vortex. The effect of these vortices is increased drag and reduced lift that results in less flight efficiency and higher fuel costs.

fonte: http://www.nasa.gov/centers/dryden/abou ... -DFRC.html

[MatteF88]

Ho una domanda..ma le winglet del 330, ad esempio, che sono "inclinate" (non vanno su "dritte" come quelle 738 per capirci) non generano una componente di portanza, piccola finché si vuole, anche loro??
(Pensavo come ad una scomposizione di vettore lungo due assi)

[87Nemesis87]

a livello puramente teorico la winglet mi produce una componente di portanza che si unisce alla spinta ( in volo livellato), però è una componente molto piccola e non determinante.

Perché

Comunque mi è stato confermato personalmente che un'ala con winglet genera più portanza della stessa ala senza winglet a causa della riduzione della zona interessata dal ricircolo (che non produce portanza).

ricordo che il mio prof di meccanica del volo la spiegava con l'effetto dei vortici di scia:

in parole povere, mentre in generale i vortici mi diminuiscono l'angolo di incidenza del flusso d'aria che investe un profilo alare ( generando così la resistenza indotta) , nel caso delle winglet, a causa della loro posizione rispetto all'ala, i vortici di estremità producono l'effetto opposto, cioè un aumento delll'angolo di incidenza del flusso d'aria, e questo mi genera una componente della portanza che ha come verso quello di avanzamento del velivolo.

Il disegno che aveva fatto per spiegarlo era qualcosa del genere ( scusate se disegno da schifo, ma ho cercato di farlo al meglio possibile)

[flyingbrandon]

Dal punto di vista puramente teorico la presenza della winglet influenza la distribuzion di portanza su tutta l'ala perchè va ad alterare la distribuzione di vortici a staffa (parlo della teoria della circolazione). La schematizzazione nella teoria dice che i vortici sono distribuiti sull'ala e dalle estremità in poi (per intenderci a forma di "ferro di cavallo"). Le winglet sono messe per limitare la vorticita (e quindi la concentrazione di vortici) che si "butta" nella scia dell'ala. Se la vorticità non viene "buttata", rimane sull'ala e quindi complessivamente si avrà una portanza maggiore.

Ordine di grandezza?!? Non saprei, sicuro molto poco e per azzardare qualche numero meno del 1%. (spannometricamente parlando)

Se ho scritto boiate per favore fatemelo presente!

Intanto grazie per la risposta. Non mi sono mai occupato a livello approfondito di aerodinamica ma ogni tanto mi sono dato alla lettura di qualche tesi sperimentale. Ti incollo solo le,conclusioni di questa, dell'università di Genova, dove afferma che:
Conclusioni
Diminuzione massima della resistenza indotta rispetto all’ala base del 10.8% per l’ala con winglet semplice (si riscontra l’instaurarsi di una bolla di ricircolazione) e del 23% per l’ala con winglet spiroidale.
Riduzione massima dell’intensità dei vortici rispetto all’ala base del 32.6% per l’ala con winglet semplice e del 28.7% per l’ala con winglet spiroidale (angolo d’attacco pari a 10°)
Aumento massimo del lift to drag ratio rispetto all’ala base del 3.5% per l’ala con winglet spiroidale; nessun miglioramento per l’ala con winglet semplice

E altre in cui si trascurava serenamente o si ignorava l'incremento o meno di portanza perché, attraverso prove al computer non forniva , un incremento della portanza ( parlo di winglet semplice che è quella del 737 per intenderci)...per questo chiedevo l'ordine di grandezza ed eventualmente una spiegazione.
Ciao!

[Achille]

Intanto grazie per la risposta. Non mi sono mai occupato a livello approfondito di aerodinamica ma ogni tanto mi sono dato alla lettura di qualche tesi sperimentale. Ti incollo solo le,conclusioni di questa, dell'università di Genova, dove afferma che:
Conclusioni
Diminuzione massima della resistenza indotta rispetto all’ala base del 10.8% per l’ala con winglet semplice (si riscontra l’instaurarsi di una bolla di ricircolazione) e del 23% per l’ala con winglet spiroidale.
Riduzione massima dell’intensità dei vortici rispetto all’ala base del 32.6% per l’ala con winglet semplice e del 28.7% per l’ala con winglet spiroidale (angolo d’attacco pari a 10°)
Aumento massimo del lift to drag ratio rispetto all’ala base del 3.5% per l’ala con winglet spiroidale; nessun miglioramento per l’ala con winglet semplice

E altre in cui si trascurava serenamente o si ignorava l'incremento o meno di portanza perché, attraverso prove al computer non forniva , un incremento della portanza ( parlo di winglet semplice che è quella del 737 per intenderci)...per questo chiedevo l'ordine di grandezza ed eventualmente una spiegazione.
Ciao!

Se mastichi un po' di matematica e ti interessa capire queste cose, posso consigliarti un ottimo testo e/o delle dispense universitarie (in tal caso MP!!).

Non metto in dubbio i risultati delle tesi sperimentali dei miei "colleghi studenti" di Genova, però il problema grosso è che dipende.
Dipende perchè come ho già detto la winglet cambia completamente la distribuzione di pressione sull'ala.
In sostanza tutto dipende da che winglet ci metti (che profilo? la incliniamo, di quanto? che forma diamo all'aletta? come la raccordiamo al resto dell'ala?). Tutte queste cose vanno a influenzarsi l'un l'altra e alla fine ciò che si sa è che teoricamente le cose vanno in un modo, ma praticamente i miglioramenti o non ci sono o sono trascurabilissimi.
Dobbiamo anche considerare l'aumento del peso dell'ala che potrebbe essere non trascurabile (io sinceramente non lo so).

Ps: dopo aver risposto sono andato a cercarmi la presentazione e ci ho dato un'occhiata. La prima cosa che ho notato e su cui possiamo discutere è che la simulazione è stata fatta a Re=100000 (che potrebbe essere un po' bassino considerando che facendo i conti vengono velocità dai 18 ai 26 m/s).
Pps: le prove al computer sono veramente complicate da fare e a volte possono portare fuori strada, almeno questo mi sento dire da ogni professore che parla di simulazioni.

[flyingbrandon]

Se mastichi un po' di matematica e ti interessa capire queste cose, posso consigliarti un ottimo testo e/o delle dispense universitarie (in tal caso MP!!).

Non metto in dubbio i risultati delle tesi sperimentali dei miei "colleghi studenti" di Genova, però il problema grosso è che dipende.
Dipende perchè come ho già detto la winglet cambia completamente la distribuzione di pressione sull'ala.
In sostanza tutto dipende da che winglet ci metti (che profilo? la incliniamo, di quanto? che forma diamo all'aletta? come la raccordiamo al resto dell'ala?). Tutte queste cose vanno a influenzarsi l'un l'altra e alla fine ciò che si sa è che teoricamente le cose vanno in un modo, ma praticamente i miglioramenti o non ci sono o sono trascurabilissimi.
Dobbiamo anche considerare l'aumento del peso dell'ala che potrebbe essere non trascurabile (io sinceramente non lo so).

Ps: dopo aver risposto sono andato a cercarmi la presentazione e ci ho dato un'occhiata. La prima cosa che ho notato e su cui possiamo discutere è che la simulazione è stata fatta a Re=100000 (che potrebbe essere un po' bassino considerando che facendo i conti vengono velocità dai 18 ai 26 m/s).
Pps: le prove al computer sono veramente complicate da fare e a volte possono portare fuori strada, almeno questo mi sento dire da ogni professore che parla di simulazioni.

Sì...mastico un po' di matematica. Mi interesserebbero le dispense però, ora, il punto che non riesco a capire è quanto influisca sulla portanza la presenza della winglet. Purtroppo non ho trovato dati sperimentali fatti in galleria del vento...proverò a cercare meglio. È vero, le simulazioni al computer sono complesse e devono necessariamente contenere delle approssimazioni. Purtroppo anche i modelli teorici...per questo mi interessava, se esistesse, una misurazione diretta.
Grazie comunque.
Ciao!

[bulldog89]

@nemesis: grazie, non mi sarebbe venuto in mente nemmeno tra millemila anni Anch'io ricordo il mio prof di meccanica del volo e...forse ho capito perché non lo sapevo

@flyingbrandon: intendevo esattamente quello che ha spiegato Achille, se cerchi dei dati sperimentali prova ad indirizzarti sugli studi fatti per l'A-380, mi sembra di ricordare che l'effetto lì non fosse così trascurabile...purtroppo non sono al Politecnico fino a Gennaio, proverò a sentire se qualche mio "collega" riesce a cavare qualche dato dal prof di aerodinamica

[flyingbrandon]

@nemesis: grazie, non mi sarebbe venuto in mente nemmeno tra millemila anni Anch'io ricordo il mio prof di meccanica del volo e...forse ho capito perché non lo sapevo

@flyingbrandon: intendevo esattamente quello che ha spiegato Achille, se cerchi dei dati sperimentali prova ad indirizzarti sugli studi fatti per l'A-380, mi sembra di ricordare che l'effetto lì non fosse così trascurabile...purtroppo non sono al Politecnico fino a Gennaio, proverò a sentire se qualche mio "collega" riesce a cavare qualche dato dal prof di aerodinamica

Grazie!

[ticiotix]

Ciao.
Scusate se abbasso di molto il livello della discussione, ma mi sfugge un dettaglio. Leggo:

ad esempio sul 330
One may be missing provided hole is covered.
Increase fuel consumption by 1%.
Etc. Etc.

Riguardo il 320 (che non ha delle vere e proprie winglets, ma delle wingtips), la CDL dice:
Exposed interior structure is covered, and following performance penalities are observed: Etc. Etc.

Non so se sbaglio io ad interpretare l'inglese, ma in entrambi i casi mi pare di intendere che si parli di winglets/wingtips smontate e non divelte in un incidente. Non è che ci sarebbe da vedere se, a seguito di incidente, non siano venuto meno le condizioni richieste dagli stralci in neretto?
Ciao e grazie
TT:

[tartan]

Certo che sono venute meno, senza copertura dei buchi le penalizzazioni sono maggiori. Fra l'altro devo far notare che se il gradiente del secondo segmento è ridotto per cui per mantenerlo integro bisogna ridurre il peso relativo, la stessa cosa andrebbe fatta per tutti i pesi che sono limitati dagli ostacoli perchè la traiettoria considerata nel calcolo non è più applicabile. Sono andato a vedere la CDL e la MEL del embraer 170, l'unico di cui ho la possibilità di verificare e non è prevista la possibilità che manchino, per cui senza non si può partire.

[bulldog89]

@nemesis: grazie, non mi sarebbe venuto in mente nemmeno tra millemila anni Anch'io ricordo il mio prof di meccanica del volo e...forse ho capito perché non lo sapevo

@flyingbrandon: intendevo esattamente quello che ha spiegato Achille, se cerchi dei dati sperimentali prova ad indirizzarti sugli studi fatti per l'A-380, mi sembra di ricordare che l'effetto lì non fosse così trascurabile...purtroppo non sono al Politecnico fino a Gennaio, proverò a sentire se qualche mio "collega" riesce a cavare qualche dato dal prof di aerodinamica

Grazie!

Per ora purtroppo il mio tentativo è stato un buco nell'acqua...il prof a cui hanno chiesto pare non ne sapesse molto ma ha indicato un libro dove potrebbe esserci qualcosa. Mercoledì forse riesco a passare in Università e cercherò qualche informazione.

[Valerio Ricciardi]

L'avranno ceduta per recuperare liquidità
per adesso una sola. poi per l'altra si decide dopo pubblicata la prossima trimestrale

[butterfly]

Da mie reminiscenze di meccanica del volo le winglets generando comunque una quota di portanza (come l'impennaggio) contribuiscono ad equilibrare anche alcune componenti durante il volo.
Daniela

[vihai]

Io però sapevo che a parità di condizioni un'ala con winglet genera più portanza di una senza winglet, a causa della presenza su quest'ultima di una zona d'estremità interessata dal vortice e (parlando terra terra) per questo non utile alla generazione di portanza.

Non è così quindi?

Sì, a parità di condizioni, incluso l'angolo di incidenza. Ma l'ala, in volo livellato, genera SEMPRE una portanza UGUALE al peso, quindi se aggiungi le winglet ti troverai ad avere un angolo di incidenza più piccolo.

[bulldog89]

Sì, a parità di condizioni, incluso l'angolo di incidenza. Ma l'ala, in volo livellato, genera SEMPRE una portanza UGUALE al peso, quindi se aggiungi le winglet ti troverai ad avere un angolo di incidenza più piccolo.

Scusa ma le equazioni del volo livellato sono abbastanza scolpite nella mia mente...
Non si stava parlando di volo livellato ma di pura prestazione aerodinamica dell'ala con winglet. La parità di condizioni va vista dal punto aerodinamico, quindi stesso Reynolds, stesso alfa, ecc...
Se proprio vuoi restare in volo livellato diciamo che cambia il peso.

Visto che mi sono dimenticato di scriverlo: i professori non hanno saputo rispondermi con certezza ed il libro che cercavo non era disponibile. Riproverò domani.