что такое винглеты у самолета фото
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.
Что такое винглеты у самолета фото
Что такое винглеты? Статья-справка.
Винглеты – это законцовки крыла самолета, выполненные в виде дополнительных элементов на концах крыла. Выглядят они как маленькие крылышки (на английском «winglet» и есть крылышко) или плоские шайбы. Основная функция винглета – погашение концевого вихря, приводящее к снижению расхода топлива до 7%. Кроме того, законцовки способствуют снижению индуктивного сопротивления и увеличивают длину крыла, практически не влияя на его размах.
Рассмотрим принцип действия винглета. Не секрет, что подъемная сила крыла появляется из-за различного давления над крылом и под ним. Конечно, при подобном положении вещей, газ будет перемещаться из области с повышенным давлением в область пониженного. Из-за этой разницы в давлениях и перемещениях газа на крыле появляется вихрь (назван он концевым), который может сослужить недобрую службу, став излишним растратчиком энергии. К тому же, концевой вихрь снижает аэродинамическое качество крыла, а это не приветствуется. Законцовки помогают переместить, обернуть газ вокруг крыла, выводя его на верхнюю поверхность, где давление повышено. Кроме того, установка винглетов помогает достичь самого подходящего распределения подъемной силы и снижает индуктивное сопротивление.
Впервые на пассажирском самолете винглеты были установлены еще в 1985. Получил законцовки Boeing 747-400, причем после введения этого усовершенствования расход топлива сразу же сократился на 5%. С тех пор конструкция винглета несколько раз дополнялась и изменялась. В 1990 году Луи Гратцером были изобретены blended winglet (сопряженное крылышко), ставшие сенсацией и позволившие сократить расход топлива на 7%.
В наше время наиболее используемым видом винглетов является именно blended winglet. Кроме этого типа, существуют raked wingstips (гребневые законцовки). Такие винглеты горизонтальны и имеют больший угол стреловидности, чем само крыло. На некоторых Airbus установлены специального вида законцовки sharklets (акульи плавники). Законцовки типа акульи плавники рассчитаны на сокращение расхода топлива во время длительных перелетов (экономия порядка 3,5-4%). Причиной же поиска новой конструкции законцовок компанией Airbus стал отказ АРВ в продаже им лицензии на blended winglet.
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.
Для чего на крыльях некоторых самолетов делают винглеты
Те, кто часто летает на самолетах, наверняка замечали, что на некоторых моделях есть необычные детали на крыльях. Эти небольшие продолжения крыльев называются винглеты, и в нашем материале мы расскажем, для чего они нужны и как помогают сократить затраты на топливо и выбросы вредных веществ в атмосферу.
Если опустить сложные моменты аэродинамики, то упрощенно полет самолета выглядит следующим образом. Подъемная сила крыла самолета возникает из-за разности давления: над крылом формируется область пониженного давления, а под ним — повышенного. Но при этом воздух из области пониженного давления, то есть из-под крыла, постоянно перетекает наверх, в область пониженного давления. В результате этого процесса во время полета на конце каждого крыла образуется мощный воздушный вихрь.
Эти вихри увеличивают индуктивное сопротивление и как следствие снижают подъемную силу крыла и увеличивают расход топлива. Но этот негативный эффект можно уменьшить. Одним из первых, кто понял, как это сделать, был американский инженер Ричард Уиткомб. В начале 70-х годов прошлого века он сконструировал элемент крыла, так называемую законцовку крыла, которая стала применяться на практике, и уже в 1975 году первые самолеты с модифицированными крыльями стали летать в воздухе.
Как показали исследования, винглеты снижают силу образующихся вихрей и уменьшают индуктивное сопротивление. Как следствие, происходит снижение расхода топлива. В последующем инженеры разработали несколько моделей винглетов, которые применяются на разных моделях самолетов серии Boeing и Airbus, на российском Ил-96, Ту-204 и других.
Проведенные замеры выявили экономию топлива на 3,5-5,5% в зависимости от типа винглетов. Это очень существенный показатель для авиации, да и выбросы вредных веществ в атмосферу тоже снижаются. Но винглеты имеют существенный положительный эффект лишь при дальних перелетах, а вот при непродолжительном полете эффект от их установки незначителен. К тому же при взлете и посадке в условиях бокового ветра винглеты могут усложнить работу летчиков, дестабилизируя положение лайнера.