винглет что это такое
Винглеты: для чего у самолетов сделаны скругленные «законцовки» крыльев и почему у некоторых их нет
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
В наше время авиакомпании все больше внимания уделяют расходу керосина в самолетах. Все потому, что топливное обеспечение авиалайнера может составлять от 30 до 50 процентов расходов на его содержание. Снизить расход топливо можно за счет создания все более эффективных двигателей. Каждое новое поколение позволяет сократить расход от 5 до 20 процентов. Также горючее можно экономить при помощи улучшения аэродинамических качеств, правда здесь добиться новых высот инженерной мыли крайне сложно, так как самолету уже достигли аэродинамической максимы развития.
Аэродинамическое сопротивление состоит из трех компонентов: сопротивления трения, давления, а также индуктивного сопротивления. Сопротивление давления зависит от формы обтекаемого тела. Сопротивление трения зависит от ровности обтекаемого тела. Наконец индуктивное сопротивление создается за счет разницы давления воздуха над крылом и под крылом (вверху давление всегда меньше и именно это создает подъемную силу). И здесь начинаются проблемы.
Дело в том, что воздух средней и корневой части крыла самолета перетекает от передней кромки к задней более-менее равномерно. Однако, ситуация полностью меняется когда речь заходит о законцовках крыла. Воздушный поток естественным образом стремящийся перейти из зоны высокого давления в зону низкого давления переходит из-под нижней части крыла в верхнюю. Более того, поток закручивает и образует вихрь. Это в свою очередь повышает уровень индуктивного сопротивления, а вместе с ним и расход горючего самолета.
Эту проблему решают несколькими методами. Первый – это использование специальных насадок на законцовках крыльев. Второй – удлинение крыла. И третий – использование винглетов. Последние появились в 1980-е годы на фоне топливного кризиса, когда авиакомпании всерьез стали задумываться об экономии горючего. Само собой, о технологии винглетов человечество знало задолго до этого. Встречаются они даже на некоторых моделях самолетов из числа первых.
Примечание : сегодня винглеты есть фактически на всех гражданских авиалайнерах, в том числе отечественного производства. Если ничего подобного на крыле нет, то скорее всего у самолета удлиненная форма крыла для решения тех же проблем с аэродинамикой.
Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:
Что такое винглеты, и как они снижают затраты топлива самолетов (6 фото)
Если вы часто летаете на самолетах, наверное, вы неоднократно замечали, что на некоторых моделях есть загнутые продолжения крыльев, которые называются винглетами. А вы знаете, для чего вообще нужны винглеты? Во-первых, они помогают сократить затраты топлива, а во-вторых, уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу. Но как это работает?
Подобные вихри увеличивают индуктивное сопротивление и как следствие снижают подъемную силу крыла, а это в свою очередь влияет на расход топлива. Американский инженер по имени Ричард Уиткомб еще в начале 70-х годов прошлого столетия понял, как снизить завихрения. Благодаря его разработкам в 1975 году появились первые самолеты с модифицированными крыльями.
Винглеты эффективно снижают силу вихрей, что приводит к снижению расхода топлива.
В среднем, экономия топлива составляет 3,5-5,5%, а это очень существенный показатель. Конечно же, благодаря снижению расхода топлива, снижается и выброс вредных веществ в атмосферу.
Винглет
Законцовки крыла (другое название концевые крылышки или винглеты; англ. winglet «крылышко») — небольшие дополнительные элементы на концах крыльев самолёта в виде крылышек или плоских шайб. Законцовки крыла служат для увеличения эффективного размаха крыла, снижая индуктивное сопротивление, создаваемое срывающимся с конца стреловидного крыла вихрем и, как следствие, увеличивая подъемную силу на конце крыла. Крыло без законцовки не создает подъемную силу на оставшихся 5% длины крыла до его конца. Также законцовки позволяют увеличить удлинение крыла, практически не изменяя при этом размах крыла. Применение законцовок крыла позволяет улучшить топливную экономичность у самолетов,либо дальность полёта у планеров. В настоящее время одни и те же типы самолётов могут иметь разные варианты законцовок.
Из серийно выпускающихся в России самолетов, законцовки имеют Ту-204/214 и Ил-96.
Содержание
История и развитие
Братья Райт в 1905 году впервые применили законцовки на летательном аппарате Флайер-III, и позднее на моторизированном самолёте Модель-А. Ричард Уиткомб, авиационный специалист и инженер, сотрудник НАСА, был одним из первых исследователей влияния законцовок крыла на аэродинамику самолёта. В начале 70-х он сконструировал законцовку крыла, перпендикулярно распространяющуюся вверх и вниз от плоскости крыла. Данная конструкция в настоящий момент применяется на крыльях среднемагистральных самолётов Airbus A-320. В начале 90-х Луи Гратцер, главный специалист по аэродинамике компании Aviation Partners, придумал и запатентовал «blended winglet» — сопряженное крылышко, которое плавно загибается вверх по дуге большого радиуса и имеет большое относительное удлинение. Первое же применение крылышек новой конструкции для модернизации делового самолета в 1991 г. позволило сократить расход топлива на 7%. Столь масштабная экономия за счет модернизации оказалась беспрецедентной в истории авиации, если не считать переделки всего самолета или ремоторизации.
Принцип действия
Подъёмная сила крыла образуется из-за разности давлений под крылом и над крылом. Из-за разности давлений часть воздуха перетекает через край крыла из области высокого давления снизу в область пониженного давления сверху, образуя при этом концевой вихрь. На образование вихря тратится энергия движения, что приводит к появлению силы индуктивного сопротивления. Концевой вихрь также приводит к перераспределению подъёмной силы по размаху крыла, уменьшая его эффективную площадь и удлинение, и снижая аэродинамическое качество. Установка винглетов помогает добиться более оптимальной формы распределения подъёмной силы.
Гребневые законцовки
Галерея
Различные самолеты и планеры, имеющие законцовки:
Авиация России
Гражданская авиация, пассажирские и боевые самолеты и вертолеты России, новости и история российской и советской авиации.
Почему у МС-21 нет винглетов
Полное аэродинамическое сопротивление крыла самолёта, летящего на околозвуковой скорости, складывается из волнового, профильного, индуктивного и паразитного сопротивлений. Аэродинамическое качество крыла тем лучше, чем меньшую силу лобового и индуктивного сопротивлений оно создаст.
Такое движение воздушных масс сообщает воздушному потоку паразитную силу, направленную вниз перпендикулярно вектору скорости, что приводит к уменьшению на конце крыла подъёмной силы.
В результате, за концами крыла образуются два вихревых жгута, которые называют спутными струями. Энергия, затрачиваемая на образование этих вихрей, и определяет индуктивное сопротивление крыла.
Влияние винглетов на уменьшение индуктивного сопротивления
Размах крыла самолёта АНТ-25 составляет 34 метра!
Современные условия накладывают свои ограничения на размах крыла, которые определяются конструктивными и эксплуатационными параметрами. Так, например, аэродромная инфраструктура и требования ICAO ограничивают до 36 метров размах крыла у среднемагистрального самолёта. Винглеты позволяют увеличить эффективное удлинение крыла при практически неизменном размахе.
Углепластик — гораздо более жёсткий материал, поэтому, даже без использования винглетов, композитное крыло МС-21 большого удлинения, образованное тонкими суперкритическими профилями (практически плоская верхняя и выпуклая нижняя поверхности), позволяет на крейсерских скоростях полёта получить аэродинамическое качество на 5-6% лучше, чем у новейших зарубежных аналогов.
Для исследования влияния винглетов на динамику полёта МС-21 в ЦАГИ были спроектированы и испытаны в аэродинамических трубах крылья с аэродинамическими законцовками. Установка винглетов требует значительного усиления конструкции крыла и увеличения его массы. При боковых порывах ветра винглеты создают серьёзную сгибающую и крутящую нагрузки на крыло, существенно увеличивают влияние бокового ветра на самолёт при взлёте и посадке, а также в зонах турбулентности.
В тоже время на начальном этапе проектирования в начале 2000-х винглеты на МС-21 предусматривались (фото макета самолёта в заголовке статьи), т.е., конструкция крыла не позволяла получить требуемую топливную эффективность. Но по мере развития проекта, появления новых материалов и технологий от них отказались — потому что МС-21 это современный и технологичный самолёт с высоким аэродинамическим качеством, не требующим какого-либо изменения геометрии законцовок его крыла.
Саблеты, шарклеты, винглеты — что это такое и зачем оно нужно?
Почти все современные авиалайнеры имеют необычную форму окончания крыла, когда его часть задирается вверх. Каждый авиапроизводитель называет такие законцовки крыла по-своему. Так, например корпорация Boeing именует такие законцовки «винглетами», в Airbus их зовут «шарклетами», а конструкторы авиалайнера Superjet 100 назвали их саблетами.
Нужны законцовки крыла для того, чтобы увеличить полезную площадь крыла, предотвратить срыв воздушного потока с него и, как следствие, увеличить подъемную силу, эффективность и безопасность эксплуатации самолета.
Форма законцовок крыла, как и их название, у каждого из производителей свое, фирменное.
Первыми эту технологию стали внедрять в конструкцию планера в компании Golfstream, а изобретателем технологии, названной winglets, стал авиаконструктор Луи Гратцер. Впервые winglets появились в 1991 году на бизнес-джете Golfstream II
Магистральные лайнеры производства Boeing стали использовать winglets на своих магистральных самолетах с середины 1990-х. Хотя первые опыты с законцовками компания ставила еще в 1970-х. Например, все модели Boeing 747, начиная с 300 модификации, имеют некое подобие современных «винглетов».
В Airbus винглеты по типу модели Boeing 747 применяются с конца 1990-х.
На среднемагистральном A320 винглеты появились в 2009 году.
В 2016 они увеличились в размерах и получили новое название — «шарклеты».
В России винглеты тоже применяются в авиастроении. Например, они есть в конструкции крыла Ил-96-300.
А с 2019 года винглеты с фирменным названием «саблеты» появятся и на региональном Superjet 100. Их особенность в том, что они задираются вверх под малым углом, в профиль напоминая профиль сабли.
альше всех в освоении законцовок крыла пошла корпорация Boeing: на новых разрабатываемых моделях дальнемагистральных самолетов Boeing 777х будут установлены «раскладывающиеся» винглеты.
Их можно будет поднять перпендикулярно крылу при рулении и взлете-посадке, а в полете они опускаются в единую плоскость с крылом самолета.