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Airplane vortex.jpg).]] F-15 wingtip vortices.jpg nach einer Luftbetankung durch einen KC-10 Extender.]]
Bei Wirbelschleppen, auch Wirbelzöpfe genannt, handelt es sich um zopfartig drehende Luftverwirbelungen hinter fliegenden Flugzeugen. Sie treten hauptsächlich an den Enden der Tragfläche auf. Sie können bei schweren Flugzeugen sehr stark werden. Der Begriff „Wirbelschleppen“ bezieht sich dabei sowohl auf die an sich unsichtbaren Luftverwirbelungen, als auch auf die im Zuge von Kondensationsprozessen sichtbar werdenden Wolkenspuren in ihrem Zentrum, den Wing Tip Trails.
Entstehung und Auswirkungen
Es gibt zwei Effekte für die Entstehung von Wirbelschleppen, wobei der erste dominierend ist.
- Damit ein Flugzeug Auftrieb erzeugen kann, muss Luft an den Tragflächen nach unten beschleunigt werden. Da diese Beschleunigung außerhalb des Flugzeugbereiches nicht erfolgt, wirkt ein Drehimpuls, und es entstehen hinter dem Flugzeug zwei sich in unterschiedliche Richtung drehende Wirbel. Zwischen den beiden Wirbeln entsteht eine starke, vertikal abfallende Luftströmungszone, die für nachfolgende Flugzeuge gefährlich ist. Speziell im Gebiet eines Flughafens kommen sich Flugzeuge zwangsläufig so nahe, dass schon in der Warteschleife, aber besonders im Landeanflug und beim Start auf die Abstände der Maschinen geachtet werden muss, um Turbulenzen und Steuerungsprobleme durch Wirbelschleppen für nachfolgende Maschinen zu vermeiden. Hier gilt eine Richtzeit von zwei Minuten. Diese Staffelung wirkt sich natürlich auf die Kapazität eines Flughafens aus. Airbus hat für den Airbus A380 Technologien entwickelt, die die Wirbelschleppen bei diesem großen Flugzeug in Grenzen halten sollen.
- Da an der Flügeloberseite bei der Erzeugung von Auftrieb Unterdruck herrscht, kommt es an den Flügelspitzen zu einem Druckausgleich, bei dem Luft von der Flügelunterseite zur -oberseite strömt. Die Luft kühlt sich im Zentrum der Verwirbelung am Flügelende adiabatisch ab, da sich hier ein Bereich besonders niedrigen Drucks befindet. Dabei erreicht die Luft oft Temperaturen unterhalb der Taupunkttemperatur, wodurch es zur Kondensation des in der Luft enthaltenen Wassers zu Wasserdampf/Nebel kommt und der Wirbelzopf sichtbar wird. Für die Konstruktion von Flugzeugen sind die Fragen des Auftriebs entscheidend, wobei der durch Wirbelschleppen bedingte Auftriebsverlust mit zunehmender Tragflächenlänge abnimmt. Damit einher gehen eine Erhöhung der Abrissgeschwindigkeit und des Treibstoffverbrauchs, aber auch eine Einschränkung der Manövrierfähigkeit. Gerade bei Kampfflugzeugen nimmt man aber zugunsten der Manövrierfähigkeit kürzere Flügel und verhältnismäßig starke Wirbelschleppen in Kauf. Von diesem Fall abgesehen, wird generell ein hohes Seitenverhältnis bevorzugt und/oder die Tragflächenenden werden mit Winglets versehen.
Kategorien
Folgende Gewichtsklassen wurden eingeführt, um die Gefahr von Wirbelschleppen zu kategorisieren:
| Kategorie | Gewicht | Beispiele | |
|---|---|---|---|
| L | Light | bis 20 Tonnen MTOW | Dornier Do 228 |
| M | Medium | bis 136 Tonnen MTOW | Boeing 737, Airbus A320 |
| H | Heavy | über 136 Tonnen MTOW | Boeing 747 |
Die Boeing 757 wird auf Grund von verstärkt auftretenden Wirbelschleppen nach Beinaheunfällen trotz ihres Gewichtes von weniger als 136 Tonnen beinahe immer in die Kategorie Heavy einsortiert. In den USA besteht eigens für die 757 eine weitere Klasse, die sog. Klasse MH (Medium-Heavy), in Europa gibt es diese besondere Klasse nicht.
Siehe auch
- Liste der Flugzeugtypencodes (Angabe der Wirbelschleppenkategorie)
Weblinks
- http://www.asy.faa.gov/safety_products/wake.htm (engl.)
"Wirbelschleppe"
