Современный пассажирский самолёт – сложнейший механизм, где конструкторы для обеспечения устойчивого полёта используют самые передовые технологии. Одним из таких ноу-хау, относительно недавно появившихся на крыльях лайнеров, являются вертикальные аэродинамические законцовки для увеличения аэродинамического качества самолётов – винглеты.
Об истории появления и развития данной технологии в пассажирском авиастроении рассказывает этот материал.
История изобретения технологии
Законцовкой крыла принято называть вертикально загнутую оконечность плоскости. Она плавно изгибается почти на 90 градусов по вертикали в том месте, где заканчивается крыльевой лонжерон. Основы методики изгиба оконечности крыла были заложены в труде инженера NASA Ричарда Уиткомба. Вначале семидесятых годов прошлого века он предложил конструкцию и основы аэродинамики законцовки, которая монтировалась перпендикулярно крылу с направлением вверх или вниз. Исследования и опытные полёты продолжались полтора десятка лет. В 1985 году в воздух поднялся Boeing 747-400 – первый в мире пассажирский самолёт с крыльями, оборудованными законцовками на лонжеронах.
Пять лет спустя руководитель аэродинамического отдела компании Aviation Partners получил патент на плавно изгибающееся вверх сопряжённое крылышко – blended winglet. Именно так, оставив только второе слово, специалисты стали называть законцовку крыла. В 1991 году винглеты были применены в США при модернизации частного реактивного лайнера. Это позволило сократить расход топлива на 7%.
На рубеже веков пассажирские лайнеры ведущих компаний стали оснащаться крыльями с вертикальными винглетами. Среди самых известных:
- Boeing – 737-700, 737-800, 747-400, 777;
- Airbus – A 310-300, A 320, А 330, А 340, А 350, А 380.
- Ту – 96-300, 204, 214, 334.
Совершенно уникальные винглеты установлены на французский гигант A 380. Они занимают лишь часть длины оконечности лонжерона, загибаясь и вниз, и вверх. Впервые инженеры Airbus опробовали такую технологию в 1985 году, применив двусторонние законцовки для уменьшения инверсионного следа на A 310-300. Китайские инженеры умудрились оборудовать законцовками крылья таких «древних» по современным меркам советских разработок, как Ан-2 (Y-5C) и Ан-24 (Xian Y-7).
Для чего нужны винглеты?
С технической точки зрения законцовка крыла представляет собой полую конструкцию типа монокок или полумонокок. Винглеты устанавливаются не только на основные плоскости, но и на киль и стабилизаторы в задней части фюзеляжа. Кроме аэродинамических функций они могут выполнять ещё ряд задач. Конструкторы устанавливают на винглеты различное оборудование:
- навигационные огни;
- стекатели зарядов для борьбы с молниями.
С точки зрения физики законцовка крыла обеспечивает естественное удлинение крыла, не меняя величину его размаха. Другой главной задачей винглетов является снижение затрат энергии движения при образовании вихрей на кончиках крыла из-за разности давлений внизу и вверху. Именно стремление увеличить удлинение крыла и его эффективную площадь и стало главной причиной появления в конструкции новых элементов.
Недостатки
Однако, не следует думать, что винглеты сплошь имеют только положительные стороны. К числу их главных недостатков относятся:
- отрицательное влияние сильного ветра в режиме взлёт/посадка;
- подверженность самолёта влиянию турбулентности.
В настоящее время инженеры корпорации Boeing полным ходом разрабатывают самолёт, который смог бы эффективно конкурировать с Airbus A-380. Он получил маркировку B 777X. Одной из новинок, применяемых с целью увеличения экономичности и снижения расхода топлива, могут стать складные винглеты. Ориентировочная длина складывающегося участка крыла составляет 7,3 м. Опыты преследуют две цели: оптимизацию распределения нагрузок на крыло в полёте, при взлёте и посадке; увеличение подъёмной силы крыла Boeing 777X. Конструкция складного винглета должна предусматривать привод и прочный замок.
