Hoe Vliegtuigvleugels Werken: Van rolroeren tot kleppen en alles daartussen

U hebt in de zomer vast wel eens uw hand uit het raam van een rijdende auto gestoken – hem op en neer bewogen, om de hoek te veranderen waaronder de aankomende wind er omheen buigt. Als je hem een klein beetje omhoog kantelt, gaat je hand omhoog.

Het blijkt dat je hand een vrij goede benadering van een vliegtuigvleugel kan zijn. Uit het raam van een rijdende auto is je hand tegelijk een vleugel, een rolroer, een spoiler en een klep. (En als je je vingers uitstrekt, misschien zelfs een lamel.)

De vleugels van een vliegtuig zijn een majestueus en uiterst complex staaltje techniek. Ze leven gewoon bijna. Bij de Boeing 787 besturen computersystemen de vleugelonderdelen om zich aan te passen aan de vluchtomstandigheden – windvlagen, windschering, turbulentie, zelfs als de vleugel iets te hoog is om te landen, enzovoort – en dit alles onafhankelijk van de input van de piloot. Soms zie je die vleugelonderdelen snel bewegen, soms met bijna onmerkbare aanpassingen – en bij de landing kunnen die bewegingen heel vaak voorkomen.

Dit artikel gaat in op enkele onderdelen van een vliegtuigvleugel die je ziet als je uit het raampje van de passagier kijkt.

Twee deskundigen hebben me geholpen te ontrafelen hoe de onderdelen samenwerken. Dean Plumb is hoofd technisch piloot bij British Airways, met meer dan 30 jaar vliegervaring. Hij heeft tien jaar bij de Royal Air Force gevlogen op C-130 Hercules-transporten, gevolgd door twintig jaar bij BA, onder meer op de Boeing 787 Dreamliner. Chip Kiehn, directeur verkoop en marketing van Aviation Partners Boeing, die een onderdeel van de vleugel maakt en installeert dat winglet wordt genoemd, heeft bijna 20 jaar gewerkt aan dit joint-ventureproject van Boeing. (Winglets zijn die gebogen uiteinden die uit het uiteinde van de vleugel steken bij veel vliegtuigen, waaronder de huidige modellen van de Boeing 737 en Airbus A320.)

Ailerons: De kleine vleugel

Ailerons – een verkeersvliegtuig heeft er twee – regelen de beweging van het vliegtuig om zijn lengteas, waardoor het van links naar rechts rolt. Aileron is Frans voor “kleine vleugel” – en dat is precies wat ze zijn. “Net als de vleugel is het rolroer van opzij gezien traanvormig en heeft het de dunste rand aan de achterkant”, legt Plumb uit. “En… het rolroer is verrassend groot als je het van dichtbij bekijkt.”

De rolroeren bevinden zich aan de buitenste achterrand van de vleugel. Om de rolroeren te zien, moet je goed kijken. In een passagiersvliegtuig bewegen de rolroeren vanuit het oogpunt van de passagier heel licht. Wanneer uw vliegtuig overhelt in een bocht, kunt u merken dat het rolroer terugkeert naar zijn vlakke stand met de vleugel, maar het vliegtuig blijft overhellen.

Wanneer de stuurkolom door een piloot (of vaker door de automatische piloot) naar rechts wordt verschoven, wordt het rolroer aan de rechtervleugel omhoog gebracht terwijl het rolroer aan de tegenoverliggende vleugel omlaag gaat. (Ze bewegen tegenover elkaar.) Het omhoog brengen van het rolroer op de rechtervleugel vermindert de lift op de rechtervleugel – en wanneer vleugels een vermindering van lift hebben, zakken ze. Hier daalt de rechtervleugel naar beneden in een gecontroleerde draai naar rechts.

“De rolroeren worden geholpen door spoilers aan de vleugel die de lift enigszins kunnen verminderen, wat de bocht ten goede komt”, aldus Plumb.

Spoilers en luchtremmen: Verminderen de lift, hoofdzakelijk

Zoals de naam al zegt, spoilers bederven iets. Hier verpesten ze de lift die door de vleugel wordt geproduceerd, net zoals een rolroer dat doet. Dus wat is het punt? Spoilers zorgen ervoor dat het vliegtuig op een controleerbare manier lift verliest en daalt.

“De spoilers werken door de vleugel minder efficiënt te maken, op een gecontroleerde manier,” zegt Plumb. “Dit is een geweldige manier om ongewenste luchtsnelheid te verminderen terwijl je afremt voor de nadering om te landen. Het zorgt er ook voor dat het vliegtuig sneller maar comfortabeler daalt als je veel hoogte te verliezen hebt. U hoeft de spoilers niet altijd op deze manier te gebruiken, maar het is heel gebruikelijk en het stelt u in staat om snel de snelheid van andere vliegtuigen voor en achter u te evenaren die allemaal in dezelfde stroom vliegtuigen zitten die de landing naderen.”

Er zijn vaak twee sets spoilers op de vleugels van een vliegtuig. De set dicht bij de romp worden grondspoilers of airbrakes genoemd. “De grondspoilers zijn precies dezelfde panelen die tijdens de vlucht als snelheidsremmen worden gebruikt, behalve dat ze op de grond volledig naar boven mogen uitwaaieren en het ‘lift dumping’-effect maximaliseren,” aldus Plumb.

Plumb legde uit dat de piloten het systeem tijdens de daling vooraf zo instellen dat het automatisch wordt geactiveerd wanneer de wielen neerkomen.

“Veel mensen gaan ervan uit dat de spoilers werken als een luchtrem, maar in feite dragen ze voor 80 procent bij aan het stoppen van het vliegtuig door de vleugel te laten stoppen met het produceren van lift, en dit dwingt het volledige gewicht van het vliegtuig op de hoofdwielen, waardoor de wielremmen veel efficiënter worden,” legde Plumb uit.

Flaps: Verhoog de lift

Dat eerste machine-achtige zoemende geluid dat u hoort als uw vliegtuig daalt om te landen, is het geluid van de flaps die worden uitgeklapt. Flaps zijn zowel hef- als weerstandsmechanismen. Als de flaps worden uitgeklapt, kan de piloot bij de nadering met een veel lagere snelheid dalen en de draagkracht behouden. Tegelijkertijd zorgen de uitgeklapte flaps voor luchtweerstand, waardoor het vliegtuig langzamer vliegt. Bij de meeste moderne straalvliegtuigen zijn er binnen- en buitenwaartse flaps, waarbij de binnenwaartse het dichtst bij de romp zijn. Ze worden in graden uitgeklapt wanneer het vliegtuig daalt om te landen.

De flaps worden via vliegtuighydraulica omhoog en omlaag gebracht in de torpedovormige lichamen onder de vleugel, de zogeheten track fairings. Deze dienen ook een tweeledig doel: het verbeteren van de aerodynamische stroming onder de vleugel.

Flaperons: Om te helpen bij het rollen

Zoals de naam al zegt, is een flaperon een apparaat dat zowel een rolroer als een flap is. Ze werken meer als rolroeren dan als flaps; ze kunnen snel op en neer bewegen als een rolroer, vooral in vergelijking met flaps (die zich moeizaam ontvouwen). Flaperons zijn te vinden op grotere straalvliegtuigen, zoals de Boeing 777, Airbus A350 en Dreamliners. Flaperons klappen uit tijdens een bocht wanneer de besturing wordt uitgevoerd. Voor een bocht naar rechts, bijvoorbeeld, zal het rolroer van de rechtervleugel iets omhoog gaan, waardoor de lift op de vleugel afneemt, terwijl de flaperon iets zal uitslaan om een deel van dat verlies aan lift op een gecontroleerde manier tegen te gaan. Dit wordt allemaal gedaan door de vliegtuigcomputers zonder extra input van de piloot.

Spoilerons: A Misnomer

Een spoileron is een spoiler die ook op een aileron lijkt – en dat doen ze tegenwoordig allemaal. Het is geen apart onderdeel, maar een term die wordt gebruikt om de functie van spoilers op veel moderne verkeersvliegtuigen te beschrijven. Spoilers werken automatisch, en zonder input van de piloot, in tandem met de aileron, zoals Plumb hierboven beschreef, om te helpen bij het rollen langs de lengteas. U zult “spoileron” niet aantreffen in de officiële documentatie van Boeing of Airbus.

Slats: Zoals flaps, maar dan aan de andere kant van de vleugel

Slats strekken zich uit naar buiten vanaf de vleugelvoorrand. Hun belangrijkste doel is om het vliegtuig onder een grotere hoek ten opzichte van de relatieve wind te laten vliegen; lamellen zorgen ervoor dat de aankomende lucht over het bovenoppervlak van de vleugel wordt verplaatst. Hierdoor kan de vleugel bij een lagere snelheid, zoals bij het landen, zijn draagkracht behouden.

“De moderne vleugel kan de lamellen en flaps naar binnen trekken, zodat hij de perfecte vorm heeft voor vliegen met hoge snelheid en op grote hoogte, waar de motoren het efficiëntst zijn,” zei Plumb. “Maar als een vliegtuig landt, willen we dat de vleugel maximale lift produceert bij veel lagere snelheden, dus net als bij een arend die landt, worden de lamellen aan de voorkant van de vleugel en de kleppen aan de achterkant verlengd om een veel groter oppervlak te creëren en meer lift te produceren.”

“zijn ongelooflijk belangrijk bij straalvliegtuigen met vleugels die naar achteren worden gezwenkt, die ideaal zijn voor hoge snelheden, maar die moeten worden versterkt om voldoende lift te leveren voor vluchten met lage snelheden.”

Hoe zit het met omhoog en omlaag? Even iets over de hoogteroeren

De hoek van het vliegtuig ten opzichte van de wind (en in het algemeen de horizon) wordt geregeld door de hoogteroeren, maar die bevinden zich niet op de vleugel; ze maken deel uit van de staart. “Trek de stuurknuppel naar achteren, en de huizen worden kleiner. Duw naar voren, en de huizen worden groter”, zeggen piloten graag. Als passagier kun je de hoogteroeren niet zien; ze zitten op de achterrand van het horizontale stabilo, dat wil zeggen de staart van het vliegtuig.

Putting it all together

“Al deze besturingselementen werken samen om de perfecte vleugelvorm te krijgen voor een efficiënte vlucht. De coördinatie hiervan is zeer complex, maar wordt mogelijk gemaakt door moderne vluchtbesturingscomputers en betekent dat de vleugel zich voortdurend aanpast aan de omstandigheden op een manier die niet ongelijk is aan de manier waarop een vogel buigt en de vorm van zijn vleugels aanpast,” aldus Plumb.

U kunt dit in actie zien in de video hieronder, waarin een vliegtuig vertrekt bij het opstijgen. Kijk naar de flap-achtige flaperons die behoorlijk bewegen, evenals de spoilers die in tandem werken om lift te bederven en helpen het vliegtuig automatisch te stabiliseren.

Vleugelkleppen: Verhoog de lift en verminder de weerstand

De meeste moderne jets hebben winglets – die naar boven gerichte stukken aan de uiteinden van de vleugels, vaak voorzien van reclame voor de luchtvaartmaatschappij (Southwest.com!). Ze dienen een belangrijk doel voor de efficiëntie. Chip Kiehn legt uit waarom.

“Aan vleugeltips ontstaan luchtwervelingen door de drukverschillen tussen het bovenste en onderste vleugeloppervlak, die een overmatige luchtweerstand veroorzaken”, aldus Kiehn. “Inrichtingen aan de vleugeltips zijn in het algemeen ontworpen om die wervelingen zodanig te verstoren dat de totale luchtweerstand afneemt en de totale draagkracht van de vleugel toeneemt.”

“Bij nieuwe vleugelontwerpen hebben ontwerpers een schone lei als het gaat om de vorm van de vleugeltips en kunnen ze de nodige efficiëntie vanaf het begin inbouwen,” zei Kiehn. “Naarmate de technologie verbetert, verbetert ook het vleugelkastontwerp. winglets zijn ontworpen als een verbetering op oudere vleugelkasttechnologie. Ons split-scimitar ontwerp is een verdere verbetering van onze Blended Winglet technologie, waardoor de 737-NG maar liefst 2,2% extra reductie in brandstofverbruik krijgt ten opzichte van de originele blended winglets. “

Om deze hele dans in actie te zien, bekijk deze video van een Lufthansa Airbus A320 – met blended winglets – vliegtuig dat daalt om te landen; je ziet de ailerons een heel klein beetje bewegen, de flaps uitklappen, spoilers om het vliegtuig af te remmen en grondspoilers uitklappen net na de touchdown. Dit vliegtuig in het bijzonder heeft geen flaperons.

“De vleugel van een vogel is een aanwijzing voor toekomstige ontwikkelingen in vleugelontwerp, omdat bij sommige nogal futuristische ontwerpen de hele vleugel al subtiel kan morphen, in plaats van dat alleen de flaps en lamellen bewegen,” zei Plumb. “Dus de volgende keer dat je een zwevende adelaar ziet, let dan op hoe de vleugel van vorm verandert, afhankelijk van of hij hoge of lage snelheid nodig heeft; je zou wel eens naar de inspiratie voor de volgende generatie vliegtuigvleugels kunnen kijken.”

Mike Arnot is de oprichter van Boarding Pass NYC, een in New York gevestigd reismerk, en een privépiloot.

Featured image van een Boeing 747 vleugel door JT Genter/TPG

Apply Now

Editorial Disclaimer: De meningen die hier worden geuit zijn alleen van de auteur, niet van een bank, creditcardmaatschappij, luchtvaartmaatschappij of hotelketen, en zijn niet beoordeeld, goedgekeurd of anderszins onderschreven door een van deze entiteiten.

Disclaimer: De reacties hieronder zijn niet verstrekt door of in opdracht van de adverteerder van de bank. De reacties zijn niet beoordeeld, goedgekeurd of anderszins onderschreven door de adverteerder van de bank. Het is niet de verantwoordelijkheid van de bank adverteerder om ervoor te zorgen dat alle berichten en / of vragen worden beantwoord.