For alternative betydninger, se Vinge (flertydig). (Se også artikler, som begynder med Vinge)Vingers formål er at få et dyr eller et luftfartøj, som har en middelmassefylde, der er større end luft, til at flyve eller svæveflyve ved at tilvejebringe den fornødne opdrift.
Nogle vingers formål er at flytte luft; propeller. Andre vingers formål er at kunne hente mekanisk energi ud af passerende luft – f.eks. møllevinger.
En vinge er enten en legemsdel på dyr eller en del af mange menneskeskabte luftfartøjer.
Af dyr med vinger er der de fleste fugle (flyvning udviklet for ca. 150 millioner år siden), mange insekter (ca. 300 millioner år siden), nogle krybdyr (ca. 225 millioner år siden – inkl. de uddøde flyveøgler), den svævende flyvefisk og nogle få pattedyr; flagermus (ca. 55 millioner år siden).
Menneskeskabte vinger er en del af den ydre udformning af f.eks. boomeranger, frisbees, flyvemaskiner, vinddreven bil, svævefly, helikoptere, ornitopterere, legetøjsdrager, dragefly, papirfly og nogle rumfærger.
Sejlet på en sejlbåd er også en vinge, som er monteret lodret.
På visse racerbiler er der monteret små vinger på en sådan måde, at bilens dæk ved større hastigheder presses mod jorden. Formålet er her, at bilen bibeholder sit vejgreb, så racerkøreren kan følge vejens kurver ved højere hastigheder.
Dyrenes anvendelse af nogle vingemanøvrer og lufthvirvel-dannelser er ret kompliceret og selv i dag (2005) ikke helt forstået, men man er kommet langt. Med den teori man kendte i flyvningens barndom omkring 1930'erne, kunne man f.eks. ikke forklare hvordan en humlebi kunne lette og flyve. Først fornylig (ca. 1994-1999) har humlebien videnskabeligt lige akkurat kunnet lette – og sommerfugles og svirrefluers flyvning er ved at blive udforsket.
Selv kunstige hurtigt formbare vinger på f.eks. ornitoptere er svære at styre og svære at forklare, derfor vil resten af denne artikel omhandle vinger som evt. kan ændre sig, men kun langsomt i forhold til den omgivende luftstrøm. Med mindre andet er angivet, skal vingerne i det følgende opfattes som siddende på flyvemaskiner eller svævefly, og vingen bliver mødt af en ikke-turbulent luftstrøm.
For at tjene sit formål, dynamisk opdrift, kræver enhver vinge at blive passeret af en strøm af luft. I en vandret luftstrøm skal vingeprofilen for at kunne give opdrift være i et bestemt vinkelinterval oppe mod luftstrømmen og indenfor et vist fartinterval. For lidt fart giver for lidt opdrift, for meget gør enten vingen ineffektiv eller beskadiger den. Og hvis den såkaldte indfaldsvinkel, dvs. vinklen mellem vingens plan og luftstrømmen, overskrider ca. 18 grader, bliver luftstrømmen turbulent – vingen siges at stalle, og i den tilstand leverer den ingen eller kun lidt dynamisk opdrift.
Vingen selv har også et kvalitetsmål, nemlig opdrift-til-luftmodstands-forholdet (eng. lift-to-drag ratio, L/D-forholdet), som afhænger af luftstrømmens indfaldsvinkel og hastighed. Når de bedste vinger benyttes optimalt, kan de have et L/D-forhold på op til 60.
Flyvemaskinens ønskede vingeegenskaber varierer med om flyet skal lette, lande og "bare" flyve vandret:
For at en vinge kan tilpasse sig til ovenstående tre ønskede anvendelser, kan vinger udstyres med mange forskellige indretninger.
Flyvinger kan have følgende egenskaber:
Videnskaben om hvordan en vinge virker i detaljer, er kompliceret og forklares ved anvendelse af fysikgrenen aerodynamik.
Vingerne på fly med eller uden motorkraft, samt på dyr der praktiserer svæveflyvning, leverer dynamisk opdrift på følgende måde:
Faktisk er det sådan, at en vinges overside normalt genererer mere dynamisk opdrift, end vingens underside.
Grundet tryk-"kortslutning" af en vinges underside og overside ved hver vingespids, vil den største opdrift normalt ske 1/3 ude ad vingen fra flykroppen. Både Newtons lov og Bernoullis princip kan anvendes, men de er to forskellige, men lige sande måder at modellere dynamisk opdrift på.
Der findes flere ukorrekte udbredte forklaringer på, hvordan vinger fungerer.
Vinger med asymmetriske vingeprofiler er normalt bedre end symmetriske (inkl. flade) vingeprofiler, fordi de asymmetriske vingeprofiler kan klare større luftstrømsindfaldsvinkler end symmetriske. Den symmetriske vingeprofil begynder at have ringere dynamisk opdrift end den asymmetriske vingeprofil ved indfaldsvinkler over ca. 12 grader. Ved små indfaldsvinkler mindre end ca. 3 grader er symmetriske vingeprofiler bedre end asymmetriske vingeprofiler. Aktiverede flaps ændrer faktisk vingeprofilen, så den bliver mere asymmetrisk.
Flyvende dyr som f.eks. mange fugle og insekter skaber den fornødne fremdrift ved at bevæge deres vinger sådan at de skaber ikke blot opdrift, men også fremdrift. Disse gentagne bevægelser kan minde om diverse former for svømning i forskellige tempi, og jo mindre et flyvende dyr er, desto "tættere" og mere "væskeagtig" forekommer luftens aerodynamiske egenskaber for dyret.
Princippet med at bevægelige vinger leverer både op- og fremdrift kan lade sig gøre for fugle og mekaniske modeller i størrelsesordenen et par meter, og er derfor ikke anvendeligt til flyvemaskiner, der skal bemandes af mennesker. Det skyldes, at vi ikke (pr. 2023) kan styre vingerne så effektivt og præcist, som et insekt kan.
{{cite web}}: Tjek |url= (hjælp) |
Wikimedia Commons har medier relateret til: |
