Den kun 19-årige danske fysikstuderende Magnus Quaade Oddershede vandt i går EUs EUCYS konkurrence med et nyt wingtip (vingespids) design.
EUs European Union Contest for Young Scientists (EUCYS) kaldes også for EM i Science.
Magnus Quaade Oddershede vandt finalen i EUCYS i går aftes i Sofia, Bulgarien med sit New Raked Wingtip projekt.
New Raked Wingtip er et nyt design til en såkaldt ‘raked wingtip‘ – en ny type vingespids til passager- og transportfly.
Oddershede håber at hans nye wing-tip design vil betyde reduktion af den stadigt stigende civile flytrafiks brændstofforbrug og CO2-udledning.
Magnus Quaade Oddershede vandt EUCYS foran 150 andre unge forskere, der stillede op med i alt 100 projekter.
Hvad er en wingtip?
Wingtips, canted wingtips, sharklets, wingtip fences, winglets, raked wingtips, split-tip wingtips; kært barn har mange navne!
En wingtip er en tilføjelse til vingespidserne på et fastvinge fly.
Uanset hvilken type wingtip eller hvilket navn, der bruges, skal en wingtip altid medvirke til en reduktion af luftmodstanden på flyets vinger under flyvning.
En wingtip kan også medvirke til bedre brændstof økonomi, forøget opdrift samt bedre og mere stabil flyvning.
Aspect ratio
Wingtips forbedrer størrelsesforholdet (‘aspect ratio‘) mellem et flys vingefang og afstanden mellem vingens forkant og bagkant, der kaldes fly-vingens ‘chord’.
Aspect ratio kan grundlæggende beregnes som kvadratroden af vingefang divideret med vingearealet.
Det vil sige, at et fly med et stort vingefang og smalle vinger har en højere aspect ratio end fly med korte brede vinger.
Wingtips giver af samme årsag en højere aspect ratio uden at vingernes størrelse forøges nævneværdigt.
Wingtips er ikke et nyt fænomen
Wingtips har været en del af flyvningen ligeså længe som flyvningen.
I 1897 patenterede den engelske ingeniør Frederick W. Lanchester et plade-design, der skulle hjælpe til at stabilisere turbulens omkring vingespidser.
I 1910 patenterede den skotsk-fødte ingeniør William E. Somerville de første funktionelle winglets.
Lippisch ører
Det var Messerschmitt designeren Alexander Lippisch, der som den første flydesigner tilføjede wingtips til et jetfly.
De to første prototyper af Heinkel He 162 fik monteret de såkaldte Lippisch Ohren.
Lippisch Ohren var nedadvendte wingtips, der også kaldes ‘drooped wingtips’.
Fornyet interesse for wingtips
1970’ernes oliekrise gjorde flyproducenter og flyselskaber interesserede i at mindske brændstof forbruget på store jetfly.
Det satte en lang række initiativer i gang for at udvikle flydesigns, der kunne mindske brændstofforbruget for civile passagerfly.
NASA ingeniøren Richard T. Whitcomb forskede i wingtip design og udviklede de første winglets for NASA i 1970’erne.
Whitcombs winglets var monteret næsten lodret på vingespidsen og den viste, at der kunne opnås mange driftsmæssige og flyvemæssige fordele med wingtips/winglets.
Whitcombs winglet design blev testet på Dryden Flight Research Center i 1979-1980.
Der indgik flere forskellige flytyper i testen, heriblandt en Boeing KC-135 Stratotanker, en Lockheed L-1011 og en McDonnell Douglas DC-10.
I 1990 blev Whitcombs winglets monteret på McDonnell Douglas MD-11, der er en moderniseret version af McDonnell Douglas DC-10.
Der er sideløbende med de første winglets udviklet andre typer wingtips.
Canted winglets og wingtip fences og blended winglets er tre udbredte typer wingtips til mange flytyper.
Raked wingtips
Raked wingtip er et wingtip design, der retter sig mere fladt bagud i forhold til resten af vingen end den retter sig opad eller nedad.
Raked wingtips sider vinklet fladt bagud eller svagt opad og bagud på vingens spids.
Boeing har udviklet deres eget raked wingtips design; Boeing raked wingtips.
Boeing benytter i dag flere forskellige wingtip designs på deres fly.
Det er lykkedes Boeing at reducere vingefang, aspect ratio og brændstofforbrug på flere Boeing modeller ved hjælp af forskellige typer wingtips, raked wingtips og winglets.
19-årig dansker vinder EUCYS med nyt wingtip design
Det er for sit nye raked wingtip design, at 19-årige Magnus Quaade Oddershede har vundet EUCYS.
Han nævner i sin projekt beskrivelse Vingespidsers indflydelse på flyvingers effektivitet Boeing Raked Wingtip som udgangspunktet for hans forbedrede wingtip design.
Den optimale flyvinge er en, som leverer maksimal opdrift med minimal luftmodstand: Altså maksimerer effektiviteten, der defineres som forholdet mellem opdriften og luftmodstanden.
I dette projekt har jeg udviklet en ny type vingespids, som kaldes en New Raked Wingtip.
Denne vingespidstype er blevet sammenlignet med en Boeing raked wingtip, som sidder på Boeings nye flytyper samt med en klassisk winglet og en vinge, som ender blankt.
For teoretisk at vurdere, hvordan man optimere vin-gespidsen, er der inddraget viden om hydrodynamik og i særdeleshed om vortexers indflydelse på det omgivende flow og opdrift på et legeme.
Disse teoretiske overvejelser forudsiger, at en New Raked Wingtip bør have den højeste effektivitet, efterfulgt af Boeings raked wingtip, der igen er mere effektiv end en klassisk
Magnus Quaade Oddershede: Vingespidsers indflydelse på flyvingers effektivitet.
Oddershede har fremstillet en prototype af sin New Raked Wingtip i plastskum materiale til modelsvævefly.
Magnus Quaade Oddershede har bygget i alt fire forskellige prototyper i plastskum materiale:
- En vinge, der ender blankt
- En kantet winglet
- En Boeing raked wingtip
- Magnus egen New Raked Wingtip.
Vindtunnel test
Magnus har testet sit nye wingtip design i en vindtunnel, der er udlånt af Astra – det nationale naturfagscenter i Sorø.
