Tegenwoordig zijn bijna alle nieuwe vliegtuigen voorzien van winglets, maar ze zijn niet allemaal hetzelfde. Waarom verschillen ze zo van elkaar? En hoe werken ze überhaupt?
Winglets zijn nog niet zo lang de norm als het soms lijkt. De Airbus A320 en de Boeing 737 NG werden in eerste instantie geleverd zonder vleugelextensies. Later veranderde dit en werden veel van de eerder geleverde exemplaren ook voorzien van deze uitbreidingen. Airbus spreekt zelf overigens van ‘sharklets’, feitelijk een andere benaming voor winglets.
Doel van winglets
Het doel van een winglet is om de negatieve effecten van een wingtipvortex tegen te gaan. Een wingtip vortex ontstaat door een luchtstroom van de onderkant van de vleugel, via de wingtip, naar de bovenkant van de vleugel. Onder de vleugel is de luchtdruk een stuk groter dan boven de vleugel, het voornaamste principe achter liftproductie, waardoor er een luchtstroom naar de bovenzijde ontstaat. Lucht wil immers van een hoge naar een lage druk stromen.
Deze luchtstroom vormt een vortex bij het uiteinde van de vleugel en duwt deze als het ware omlaag. Om deze neerwaartse kracht te compenseren moet er meer lift worden geproduceerd. Dat leidt tot een grotere geïnduceerde weerstand, de weerstand die ontstaat als bijproduct van liftproductie.
Voorwaarts
Winglets beperken de neerwaartse kracht die wordt uitgeoefend op de bovenzijde van de vleugel, waardoor de weerstand wordt verminderd. Door de vortexvorming stroomt de lucht vanuit een andere richting langs de winglet, waardoor het zelfs mogelijk is om voorwaartse lift te genereren. Dit houdt in dat de winglet eigenlijk net zo werkt als een kleine vleugel, maar dat de resulterende kracht niet omhoog gaat, maar richting de romp en naar voren. Op deze manier kunnen winglets zorgen voor extra voortstuwende kracht, terwijl ze de totale weerstand verminderen.
Afstanden
Winglets worden echter niet op alle vliegtuigen gebruikt, en de vormen verschillen ook. Het verschil in vorm is voor een deel te verklaren aan de hand van technische ontwikkelingen. Zo is een winglet die een hoek maakt met de vleugel minder efficiënt dan een winglet die geen hoek heeft, zoals bij de Airbus A330neo en de Airbus A350 goed te zien is.
Ook verschillen de vormen op basis van het doel van het vliegtuig. Vliegtuigen die ontwikkeld zijn voor korte afstanden besparen relatief weinig brandstof met winglets: die zijn immers pas efficiënt in kruisvlucht. Voor deze types kunnen kostenbesparing bij de productie of gewichtsbesparing belangrijker zijn.
Geen winglets
Sommige maatschappijen kiezen ervoor om geen winglets te installeren op hun vliegtuigen, bijvoorbeeld omdat ze hebben berekend dat de investering niet wordt terugverdiend. Zo zijn veel vrachtvarianten van de 767-300 niet uitgerust met winglets, terwijl veel passagiersvarianten er de afgelopen jaren alsnog mee zijn uitgerust.
Dit is omdat de vrachtvarianten slechts weinig uren vliegen, geregeld over niet al te grote afstanden. De passagiersvarianten vliegen relatief veel en worden regelmatig op langeafstandsvluchten ingezet. Een bijkomend aspect is het formaat van het vliegtuig. Met winglets wordt de spanwijdte van een vliegtuig vergroot, wat soms problemen kan opleveren. Dit was bijvoorbeeld een van de redenen waarom FedEx haar 767’s niet van de vleugelextensies heeft laten voorzien.
Raked wingtips
Sommige vliegtuigen hebben geen winglets, maar afgebogen vleugeltippen. Dit is te zien bij onder andere de Boeing 767-400, de Boeing 787’s en nog vele andere types. Dit ontwerp heeft hetzelfde doel als een winglet en doet in de kern hetzelfde. Het zorgt ervoor dat de geïnduceerde weerstand wordt verminderd door de neerwaartse stroom weg te leiden bij de vleugel.
Meestal zijn raked wingtips efficiënter dan winglets, maar ze maken de vleugel erg lang waardoor vliegtuigen te groot kunnen worden voor sommige vliegvelden. Om dit op te lossen heeft Boeing de 777X uitgerust met inklapbare vleugeltippen.
