Når en ung dansker vinder EUCYS, så giver det genlyd!
Især når det sker med et så vigtigt og relevant forskningsprojekt som Magnus Quaade Oddershedes.
Den kun 19-årige danske fysikstuderende Magnus Quaade Oddershede har vundet EM i Science – EUs EUCYS konkurrence.
Det er 15 år siden sidst en ung dansker vinder EUCYS.
New Raked Wingtip
Magnus Quaade Oddershede vandt finalen for sit arbejde med en ny type vingespids til fly; New Raked Wingtip
Finalen ved European Union Contest for Young Scientists (EUCYS) foregik tirsdag aften i Sofia, Bulgarien.
Magnus Quaade Oddershedes vinderprojekt New Raked Wingtip indeholder et nyt designforslag til wingtip-typen ‘raked wingtip‘.
Raked wingtips er en af flere forskellige typer wingtip designs, der er i brug i dag på passager- og transportfly.
Oddershede er overbevist om, 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 wingtips?
Wingtips, canted wingtips, sharklets, wingtip fences, winglets, raked wingtips, split-tip wingtips; kært barn har mange navne!
Wingtip er tilføjelser, der er monteret yderst på 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.
Forbedring af en flyvinges effektivitet
Wingtips forbedrer en flyvinges effektivitet uden at påvirke vingens størrelse nævneværdigt.
En flyvinges effektivitet kan udtrykkes som vingens ‘aspect ratio‘, der er et grundlæggende geometrisk forhold ved alle former.
Jo højere aspect ration en flyvinge har, jo mere effektiv er vingen, når det kommer til f.eks. opdrift, stabilitet, turbulens og luftmodstand.
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 – ikke et nyt fænomen
Wingtips har været en del af flyvinge design ligeså længe som flyvningen selv.
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’.
Whitcombs winglets – 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.
Boeing Raked Wingtip
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 ung dansker vinder EUCYS med et helt nyt wingtip design
Det er for sit videnskabelige arbejde og designforslag til et nyt raked wingtip design, at 19-årige Magnus Quaade Oddershede har vundet EUCYS.
Han nævner i sin projekt beskrivelse, at Boeing Raked Wingtip er udgangspunkt 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 vingespidsen, 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.
Lowtech approach til prototyping
I sin projektbeskrivelse Vingespidsers indflydelse på flyvingers effektivitet viser Magnus Quaade Oddershede et foto af en prototype af New Raked Wingtip.
Med en nærmest rørende enkelhed i sin tilgang til både prototyping og test af prototypens effektivitet viser Magnus Quaade Oddershede sin trinvise vej frem til og opbygning af sin nye wingtip.
Det er sådan en rigtig videnskabsmand arbejder.
Man lader sig ikke begrænse af manglende midler og adgang til prototyping-redskaber som f.eks. en 3D-printer.
Magnus har produceret sin prototype på trods af begrænsningerne og med de forhåndenværende materialer.
Magnus nye New Raked Wingtip prototype er fremstillet i et plastskum materiale fra en producent af modelsvævefly.
Magnus Quaade Oddershede har bygget i alt fire forskellige prototyper:
En vinge, der ender blankt, en vinge med kantet winglet, en vinge med Boeing raked wingtip og en vinge med hans egen New Raked Wingtip.
Alle wingtip prototyper er bygget af Magnus selv.
Test i vindtunnel
Med en vindtunnel lånt hos Astra – det nationale naturfagscenter i Sorø, har Magnus testet sit nye wingtip design.
Han har udført test af i alt tre forskellige wingtip designs samt af en vingespids, der ender blankt:
“I udførelsen af eksperimentet blev der målt på en vinge, der ender blankt, en vinge med kantet winglet, en vinge med Boeing raked wingtip og en vinge med New Raked Wingtip.”
Magnus Quaade Oddershede: Vingespidsers indflydelse på flyvingers effektivitet.
Denne artikel blev første gang offentliggjort på Flyvere.dk og er her gengivet i redigeret form med tilladelse.