Sebbene, le alette esistono dalla metà degli anni '70, c'è ancora un'ampia varietà di forme, dimensioni, e angoli.

Se hai mai scattato una foto dal finestrino di un aereo commerciale, molto probabilmente hai una bella ripresa di un'ala, quella parte dell'ala sulla punta che si inclina verso l'alto. Quel piccolo cambiamento nella forma della punta dell'ala fa molto. Riduce la resistenza, che può tradursi in una maggiore velocità o consentire a un pilota di rallentare e risparmiare carburante. Aiuta anche a ridurre i vortici dell'estremità alare che possono essere problematici per gli aeroplani che volano nella loro scia.

Sebbene, le alette esistono dalla metà degli anni '70, c'è ancora un'ampia varietà di forme, dimensioni, e angoli. Analizzare le winglets per trovare le caratteristiche ottimali per ottenere la minore resistenza netta per un aereo era l'obiettivo dei ricercatori dell'Università dell'Illinois Phillip Ansell, Kai James, e lo studente laureato Prateek Ranjan.

"Molti studi accademici sui progetti di ali non planari idealizzano le alette installate con una brusca virata di 90 gradi alle punte, anche se ci sono molte cose potenzialmente sbagliate nell'avere queste congiunture brusche. Poiché i singoli velivoli hanno una serie unica di vincoli e requisiti, è difficile fare generalizzazioni su come dovrebbe essere progettato un aereo, " disse Ansell, assistente professore presso il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale presso il College of Engineering dell'Università dell'Illinois. "Però, quando si osservano sistemi alari non planari, abbiamo distillato il problema in qualcosa di molto specifico e canonico. Abbiamo utilizzato un metodo di ottimizzazione multi-fedeltà, iniziando con algoritmi matematici molto semplici per comprendere meglio lo spazio di progettazione con una precisione di più o meno il 10 percento, poi ha eseguito simulazioni più avanzate per capire come l'ala influenza il campo di flusso e le prestazioni dell'ala."

Nella loro ricerca, il team si è concentrato su un design dell'ala non lineare, note come configurazioni alari Hyper Elliptic Cambered Span (HECS), dove la proiezione verticale dell'ala può essere descritta matematicamente usando l'equazione di un'iperellisse.

"Abbiamo distillato la geometria dell'ala in qualcosa di molto semplice, " Disse Ansell. "Abbiamo espresso la non planarità dell'ala:quanto è curva, quanto sono alte le punte delle ali, ecc.-usando equazioni per un'iperellisse. Ora possiamo facilmente modificare i valori nell'equazione per trovare l'ala con le prestazioni migliori, scambiando curvature più nitide o più uniformi quando ci si avvicina alla punta, così come altezze delle alette più o meno grandi."

Ansell ha detto che l'algoritmo è iniziato con un ascensore fisso, un arco proiettato fisso, un momento flettente fisso dell'ala, e un peso fisso, per generare un'ala che abbia la minima resistenza aerodinamica e, in definitiva, essere più efficiente.

"Mentre altri hanno studiato ali non planari con design di alette miste, la maggior parte ha guardato solo al cosiddetto aspetto "inviscoso" della resistenza dell'ala, ignorando le complesse fonti di trascinamento introdotte dalla viscosità dell'aria, " Ansell ha detto. "Ma questo è solo circa la metà del quadro. Nella nostra formulazione, abbiamo incluso queste fonti di resistenza viscosa perché ha un'influenza sostanziale sull'efficienza netta dell'ala. Per esempio, è facile ridurre la resistenza non viscosa dell'ala aggiungendo alette molto alte alle punte con giunture molto taglienti. Però, c'è una netta penalizzazione della resistenza viscosa così facendo che riduce l'efficacia di tale progetto nella pratica."

"Eseguendo una rigorosa procedura di ottimizzazione numerica, siamo stati in grado di esplorare sistematicamente lo spazio dei possibili progetti, e alla fine ottenere disegni che possono sembrare insoliti, e che non avremmo mai potuto prevedere basandoci sulla semplice intuizione, " ha detto Kai James, anche professore assistente presso il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale.

Ansell ha affermato che questo quadro di ottimizzazione integrato aiuterà lo stato attuale della progettazione dell'ala a bassa velocità, ma potrebbe anche comportare un miglioramento rispetto agli attuali progetti di ala convenzionali, operanti in regime di volo subsonico.

Ricerca per la carta, "Configurazioni di campata iper ellittica ottimale per un trascinamento minimo, " è stato condotto da Prateek Ranjan, Phillip Ansell, e Kai James. Appare in Giornale degli aerei.