Aviation

Tijdlijnen · Luchtvaart · 4 van 9

Supermarine Spitfire1936

De elliptische vleugel die de Slag om Engeland uitvocht — schoonheid met een natuurkundige verantwoording.

1936·594 km/h·~680 km·1× Rolls-Royce Merlin II V12, 1.030 pk·~120 kg/m² — erg laag voor zijn snelheid

· HET VERHAAL

Schoonheid met een natuurkundige reden

De Spitfire is wellicht de beroemdste jager ooit gebouwd, met als handelsmerk de sierlijke elliptische vleugel. Die vorm was geen styling: een elliptische vleugel verspilt het minste energie bij het maken van lift, en was tegelijk dun genoeg voor snelheid maar dik genoeg om de wapens en het landingsgestel te verbergen. Gekoppeld aan de Rolls-Royce Merlin-motor kon hij jaar na jaar meer vermogen krijgen en de hele oorlog lang meedoen aan de top.

594 km/hTopsnelheid (Mk I)~680 kmBereik

· WAAROM HET ERTOE DEED

De vleugel was wiskunde die je kon zien

De aerodynamische theorie zegt dat de lift langs een vleugel moet aflopen als een ellips om de geïnduceerde weerstand te minimaliseren — de energie die verloren gaat aan het opwoelen van de lucht. Supermarine bouwde die theorie letterlijk na, en de demo hieronder laat precies zien wat die vorm oplevert.

· WAAROM HET ERTOE DEED

Dun maar sterk

Met een dikte van slechts 13% was de vleugel ongewoon dun voor die tijd, wat compressibiliteitsproblemen uitstelde en de Spitfire zijn snelheid en zijn vermogen om met hoge Mach-snelheid te duiken gaf. De elliptische vorm gaf net genoeg diepte om dat voor elkaar te krijgen én toch acht mitrailleurs en het landingsgestel te herbergen.

· WAAROM HET ERTOE DEED

Gebouwd om te groeien

Het casco absorbeerde een verdubbeling van het motorvermogen tijdens de oorlog — van 1.030 pk bij de vroege Merlins tot ruim 2.000 pk bij de Griffons — verspreid over 24 uitvoeringen. De topsnelheid steeg met meer dan 100 km/h terwijl rivalen met pensioen gingen; weinig ontwerpen hebben ooit zoveel rek gehad.

· WAAROM HET ERTOE DEED

Een zachte waarschuwing vóór de overtrek

Een volmaakt elliptische vleugel overtrekt overal tegelijk — link, zonder waarschuwing. De ontwerpers van de Spitfire verdraaiden de vleugeltips licht (wash-out), zodat de vleugelwortel als eerste overtrok: dat deed de stuurknuppel schudden als waarschuwing, terwijl de rolroeren bleven werken. Piloten konden tot op de rand van de bocht vliegen en op het toestel vertrouwen.

· PROBEER HET

Waarom elliptisch? Vervorm de vleugel en zie de weerstand

Vervorm de vleugelvorm van een botte rechthoek naar de ellips van de Spitfire. De curve laat zien hoe de lift over de spanwijdte verdeeld is ten opzichte van het ideaal, en de uitlezing prijst het verschil in geïnduceerde weerstand — energie die een jager betaalt met bochtsnelheid en klimvermogen.

lift carried per metre of spandashed: the perfect ellipse (minimum induced drag)roottipplanform (half-span, fixed wing area)

Uitlezing

Spanwijdterendement (e)100.0%
Geïnduceerde weerstand t.o.v. ellips+0.0%
CDi in een scherpe bocht (CL 1,2)0.0819
Slankheid5.6

Geïnduceerde weerstand is de prijs van het maken van lift, en dat voel je als jachtvliegtuig in een aanhoudende bocht, waar CL hoog is. Een paar procent minder daarvan is klimsnelheid en bochtstraal die de tegenstander niet heeft. Het addertje — een ellips overtrekt in één keer helemaal — werd getemd met een lichte verdraaiing van de vleugeltip (washout).

Supermarine Spitfire, 4 van 9