क्लोज्ड विंग

एक क्लोज्ड विंग वह विंग होता है जिसमें मुख्यतः दो मुख्य तल होते हैं जो अपने सिरे में मिलते हैं जिससे कोई परंपरागत विंग किनारा न हो। क्लोज्ड विंग प्रारूप में कुंडलाकार विंग, युग्मित विंग, बॉक्स विंग और स्पाइरॉड टिप यंत्र सम्मिलित हैं। हाँ, क्लोज्ड विंग विभिन्न विंगधारी उपकरणों की तरह होता है, जिसका उद्देश्य पारंपरिक विंगों के टिप्स पर होने वाले विंगधारी वॉर्टेक्स के साथ जुड़े व्यर्थपूर्ण प्रभाव को कम करना होता है। यद्यपि क्लोज्ड विंग को ऐसे लाभों का विशेष अधिकार नहीं होता है, परंतु कई क्लोज्ड विंग परिकलन पारंपरिक एकलपटल मोनोप्लेन के सापेक्ष में संरचनात्मक लाभ प्रदान करते हैं।

विशेषताएं


विंगटिप भंवर वेक प्रक्षेपण का मुख्य घटक होते हैं और ये संयोजित कर्षण के साथ जुड़े होते हैं, जो अधिकांश प्रशांतियों में कुल कर्षण के महत्वपूर्ण योगदानकर्ता होते हैं। क्लोज्ड विंग विंग टिप की आवश्यकता से बचता है और इसलिए विंग टिप कर्षण के प्रभाव को कम करने की आशा की जा सकती है।

खुले ब्रैकट विंगों के सापेक्ष, क्लोज्ड विंग सतहों के पास कुछ अद्वितीय वायुगतिकीय गुण होते हैं।
 * एक संकीर्ण व्यामोह धारा दिशा में देखे जाने पर, निर्धारित आयामों वाले आयताकार बॉक्स में फिट होने के लिए प्रतिष्ठित क्षैतिज (व्यामी) और लंबवत (ऊर्ध्वाधिकारी) आयामों के साथ एक उठने वाली प्रणाली के लिए, दिए गए कुल ऊर्ध्वाधिकारी उठान के लिए न्यूनतम इंड्यूस्ड एक संकीर्ण प्रणाली के लिए, जो स्वतंत्र धारा दिशा में देखने पर नजर आता है, दी गई कुल ऊर्ध्वाधिकारी उत्पन्न लिफ्ट के लिए एक आयामित आयामीय बॉक्स में क्लोज्ड  प्रणाली विशिष्ट उत्पन्न कर्षण कम करने के लिए सबसे उत्तम होती है। इसके अतिरिक्त, आदर्श सामान्य  बॉक्स विंग की उत्पन्न कर्षण क्षमता खुले आकारों जैसे नीचे चर्चित सी-विंग की तरह बहुत नजदीक से प्राप्त की जा सकती है
 * स्वतंत्र धारा दिशा में देखने पर जब भी किसी उड़ान प्रणाली का एक समाप्तिमान पथ बनता है, तो दिए गए कुल ऊर्ध्वाधिकारी उत्पन्न लिफ्ट के लिए न्यूनतम उत्पन्न कर्षण के लिए अनुकूल उत्पन्न वितरण अद्यतित नहीं होता है, परंतु सामान्य पथ के हिस्से के बीच एक स्थाई मान के रूप में ही परिभाषित होता है। इसका कारण है, चाहे प्रारंभ में परिसंचरण वितरण कुछ भी हो, एक स्थाई परिसंचरण सामान्य पथ के भाग में जोड़ा जा सकता है बिना प्रणाली के कुल उड़ान या उत्पन्न कर्षण में परिवर्तन किए बिना यह वही कारण है जिसके चलते सी-विंग संबंधित पूर्ण सामान्य प्रणाली के समान उत्पन्न कर्षण की कमी को प्रकट करने में सक्षम होता है, जैसा नीचे चर्चित है।

सारांश यह है कि क्लोज्ड प्रणालियाँ पारंपरिक समतल विंग के अपेक्षा बड़ी मात्रा में उत्पन्न कर्षण कम कर सकती हैं, परंतु इसका अर्थ यह नहीं है कि यह क्लोज्ड विंग होने के कारण उनको कोई महत्वपूर्ण वायुगतिकीय लाभ मिलता है।

संरूपण
विभिन्न प्रकार के सामान्य विंगों का वर्णन किया गया है:
 * बॉक्स विंग
 * चतुष्कोणी विंग
 * समतल कुंडलाकार विंग
 * गाढ़ा विंग और धड़

प्रथम अन्वेषक वर्ष
क्लोज्ड विंग का एक पहला उदाहरण ब्लेरियोट III हवाई जहाज़ पर था, जिसे 1906 में लुई ब्लेरिओ और गेब्रियल व्वॉसेन ने बनाया था। परिश्रेणी में स्थापित दो एन्युलर विंग थे जो एक के पश्चात्तान तंत्र में स्थापित थे। बाद में ब्लेरियोट IV में पहले छक्राकार विंग को दो-प्लेन के साथ बदल दिया गया और एक कैनार्ड फोरप्लेन जोड़ा गया था जिससे इसे त्रिसतह विमान बनाया गया। मरम्मत से परे क्षतिग्रस्त होने से पहले यह छोटे हॉप्स में जमीन छोड़ने में सक्षम था।

जी.जे.ए. किचन, सेड्रिक ली और जी. टिल्मैन रिचर्ड्स द्वारा की गई काम के आधार पर कई अनुल विंग विमानों का निर्माण और उड़ान भरे गए। इनमें पूर्वी और पश्चिमी सेगमेंट समान स्तर पर थे। पहला एक दोपहिया विमान था। इसके उपरांत एक शृंगार्ध बनामय विमानों की एक श्रृंगवत् सिरे सीरीज आई, जिसका अंतिम विमान 1914 तक उपयोग में रहा।।

द्वितीय विश्व युद्ध
1944 में, नाज़ी जर्मनी के चित्रकार अर्नेस्ट हेंकेल ने हिंकेल लार्क नामक एक कुंडलाकार-विंग वाले वीटीओएल मल्टीरोल सिंगल-सीटर पर काम करना प्रारंभ किया, परंतु परियोजना को जल्द ही छोड़ दिया गया। 1944 में, जर्मन चित्रकार एर्न्स्ट हाइंकल ने एक अनुल-विंग वॉल्ट मल्टीरोल एक-बैठक विमान जिसे 'लेर्श' कहा गया, परंतु  शीघ्र ही यह परियोजना छोड़ दी गई।

युद्ध के बाद
1950 के दशक मे, फ्रांसीसी कंपनी एसएनईसीएम ने कोलियोप्टेयर, एक एकल-व्यक्ति वॉल्ट कुंडलाकार विंग विमान विकसित किया। कई प्रोटोटाइप के विकास और परीक्षण के अतिरिक्त विमान खतरनाक रूप से अस्थिर प्रमाणित हुआ और प्रारूप को छोड़ दिया गया। बाद में क्लोज्ड-विंग प्रारूपों के प्रस्तावों में कांवर मॉडल 49 एडवांस्ड एरियल फायर सपोर्ट प्रणाली  (एएएफएसएस) और 1980 के दशक की लॉकहीड मार्टिन फ्लाइंग बॉग सीट अवधारणा सम्मिलित थी। डॉ.जूलियन वोल्कोविच ने 1980 के दशक में इस विचार को विकसित करना प्रारंभ रखा, यह दावा करते हुए कि यह एक कुशल संरचनात्मक व्यवस्था थी जिसमें क्षैतिज पूंछ विंग के लिए संरचनात्मक समर्थन प्रदान करने के साथ-साथ एक स्थिर सतह के रूप में कार्य करती थी।   स्पायरॉइड विंगलेट, एविएशन पार्टनर्स द्वारा विकसित एक प्रारूप है, जो एक पारंपरिक विंग के अंत में स्थापित होने वाली एक क्लोज्ड विंग सतह है। कंपनी ने घोषणा की थी कि गल्फस्ट्रीम II में लगे हुए विंगलेट्स ने क्रूज़ चरण में ईंधन की खपत को 10% से अधिक कम कर दिया।।  फ़िनिश कंपनी फ़्लायनैनो ने एक सामान्य विंग वाले अल्ट्रालाइट विमान, के एक प्रोटोटाइप को उड़ाया जून 2012. बेलोरूस में एक सामान्य विंग के साथ एक विमान का प्रारूप और निर्माण भी किया गया था। विविध आधुनिक उदाहरणों मेंसम्मिलित हैं:
 * स्टैनफोर्ड अध्ययन
 * लॉकहीड रिंग-विंग

सामान्य विंगों का उपयोग मुख्य रूप से अध्ययन और संकल्पनात्मक प्रारूप के क्षेत्रों में ही क्लोज्ड रहता है, क्योंकि बड़े एयरलाइनर्स में दक्षता में वृद्धि के लाभ से सबसे ज्यादा फायदा उठाने के लिए मजबूत, स्वयंसहायता करने वाले क्लोज्ड विंग विकसित करने की इंजीनियरी चुनौतियों को अभी तक पार किया जाना चाहिए। जो दक्षता में वृद्धि से सबसे अधिक लाभान्वित होंगे। सामान्य विंग जल में भी प्रयोग किया जाता है, जैसे सर्फबोर्ड फिन्स में, जिन्हें टनल फिन के नाम से भी जाना जाता है।

लॉकहीड मार्टिन पर्यावरणीय रूप से उत्तर्दायी विमानन परियोजना
2011 के दशक मे, नासा के वैमानिकी अनुसंधान मिशन निदेशालय में पर्यावरणीय रूप से जिम्मेदार विमानन परियोजना ने 1998 के सापेक्ष में भविष्य के विमान ईंधन की खपत को 50% तक कम करने के नासा के लक्ष्य को पूरा करने के लिए अध्ययन प्रस्ताव आमंत्रित किए। लॉकहीड मार्टिन ने अन्य उन्नत तकनीकों के साथ एक बॉक्स विंग प्रारूप का प्रस्ताव दिया।

प्रांडल बॉक्स विंग
1924 में, जर्मन विमानमित्र लुडविग प्रांटल ने सुझाव दिया कि निश्चित परिस्थितियों में एक बॉक्स विंग एक दिए गए उड़ान और विंगों की विस्तार के लिए कम से कम उत्पन्न प्रदान कर सकता है। उनके प्रारूप में, दो आपस में जुड़े आड़ा अल्पकोण विंगों के टिप्स को जोड़ने वाले लंबवत विंग होते हैं, जिनका आकार संगत दिशायी बलों का रैखिक वितरण प्रदान करने के लिए होता है। कहा जाता है कि यह आकृति विभिन्न प्रकार के विमानों के लिए सुधारित क्षमता प्रदान करती है।

।1980 के दशक में, लिगेटी सेना ने इस दृष्टिकोण का उपयोग किया। 1990 के दशक में एल्डो फ्रेडियानी एट अल द्वारा शोध में प्रांटलप्लेन नाम गढ़ा गया था। पीसा विश्वविद्यालय के। यह वर्तमान में कुछ अल्ट्रालाइट एविएशन में भी प्रयोग किया जाता है।

समरूपता (आईडीरोवोलेंटे इनोवेटिवो टोस्कानो) एक शोध परियोजना है, जिसे 2011 में टस्कनी (इटली) की क्षेत्रीय सरकार द्वारा सह-वित्तपोषित किया गया था जिससे एक उभयचर अल्ट्रालाइट प्रांटलप्लेन का प्रारूप और निर्माण किया जा सके। पीसा विश्वविद्यालय के नागरिक और औद्योगिक अभियांत्रिकी विभाग के एयरोस्पेस अनुभाग के नेतृत्व में टस्कन सार्वजनिक और निजी भागीदारों के एक संघ द्वारा अनुसंधान परियोजना की गई है, और इसके परिणामस्वरूप 2-सीटर वीएलए प्रोटोटाइप का निर्माण हुआ है। विस्तृत बॉडी वाले जेट एयरलाइनरों के लिए विन्यास को सैद्धांतिक रूप से कुशल होने का भी दावा किया जाता है। सबसे बड़े वाणिज्यिक एयरलाइनर, एयरबस A380, को अधिकांश हवाई अड्डों पर विंग स्पैन को 80 मीटर की सीमा से नीचे रखने के लिए दक्षता समझौता करना चाहिए, परंतु इष्टतम विंग स्पैन के साथ एक सामान्य विंग पारंपरिक प्रारूपों के सापेक्ष में छोटा हो सकता है,  बुनियादी ढांचे का उपयोग करने के लिए संभावित रूप से बड़े विमान को भी अनुमति देता है।

सी-विंग
सी-विंग एक सिद्धांतित विन्यास है जिसमें बॉक्स विंग के ऊपरी केंद्रीय भाग का बहुत सारा हिस्सा हटा दिया जाता है, जिससे एक विंग उभरता है और टिप्स पर से उपर की ओर मुड़ जाता है, परंतु केंद्र में फिर से जुड़ता नहीं है। सी-विंग उत्पन्न ड्रैग के प्रदर्शन के मामले में बॉक्स विंग के समानांतर प्राप्त कर सकता है, जैसा कि नीचे दिखाए गए गणनाओं द्वारा दिखाया गया है। चित्र में पहले तीन पंक्तियाँ प्रदर्शित करती हैं जहां एक विभिन्न सी-विंग विन्यास दिखाया गया है, जबकि प्रेरित-कर्षण के सिद्धांतिक हिसाबों को एक क्रमबद्धता में लिया गया है जिसमें विंग के टिप्स को एक दूसरे के पास लाया जाता है, जो अंतिम मामले में क्लोज्ड  होता है, जहां अंतर को शून्य लिया जाता है और विन्यास एक क्लोज्ड बॉक्स विंग के रूप में बदल जाता है।

पैरामीटर ε आदर्श वायुगतिकीय प्रदर्शन अनुपात है और यह एक निर्दिष्ट गैर-समतल विंग और संबंधित आदर्श ब्रैकट विंग के आदर्श यदृच्छिक प्रांशिक वितरण के लिए समान विंगबंध और कुल उत्पन्न ताण के साथ वायुगतिकीय प्रदर्शन के अनुपात की अवधारणा करता है। दोनों प्रदर्शन को उनके संबंधित आदर्श प्रांशिक वितरणों के लिए मूल्यांकित किया जाता है। ε के मान 1 से अधिक एक आदर्श ब्रैकट विंग के सापेक्ष में कम प्रांशिक ड्रैग को दर्शाते हैं, जहां ε = 1 होता है।।

ध्यान दें कि सभी सी-विंग विन्यासों में ε 1 से अधिक होता है और एक प्रमुख अंतर होता है दोनों विषयो में दिखाए गए दशमलवों तक कोई अंतर नहीं है एक विंग के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर और संबंधित क्लोज्ड विन्यास होता है, इसका कारण यह है कि क्वासी-क्लोज्ड स्थितियों के लिए गणना की गई आदर्श ताण ढेर के ऊपरी केंद्रीय खंड में बहुत छोटी होती है, और उस भाग को उत्पन्नता या कर्षण में बदलाव के बिना हटा दिया जा सकता है।

यहां क्वासी-क्लोज्ड स्थितियों के लिए दिखाए गए ताण वितरण क्लासिकल पुस्तकों में दिखाए जाने वाले बॉक्स विंगों के ताण वितरण से भिन्न दिखते हैं। दुरंद के यथार्थ में परंपरागत समाधान को एक संरूपी मानचित्रण विश्लेषण द्वारा प्राप्त किया गया था जो बॉक्स के आधारभूत प्यानल पर बराबर ऊपरी भार प्रदान करने के नियमों में संरचित हुआ था। परंतु आदर्श ताण वितरण एकदर्श नहीं होता है। एक पुरानी भार में एक स्थिर अंतर्गत भार को जोड़ा जा सकता है जिससे क्वासी-क्लोज्ड स्थितियों में दिखाए गए ताण वितरण की तरह के भार प्राप्त की जा सके। विश्लेषण के दोनों नियमों से आदर्श ताण वितरण के अलग-अलग रूप दिखाई देते हैं जो मूल रूप से भिन्न नहीं होते हैं। क्वासी-क्लोज्ड स्थितियों के लिए उपयोग किए गए संख्यात्मक विधि के कारण छोटे अंतर के अतिरिक्त, आदर्श ताण वितरण के दो प्रकार के सिद्धांतात्मक रूप सिर्फ एक-दूसरे के आसपास आगे बदल गए होते हैं।