боинг 737 с винглетами что это такое

04.06.202206.06.2022 admin 0 Comments

Законцовки крыла, винглеты и прочие штучки в борьбе с индуктивным сопротивлением.

Здравствуйте, друзья!

Ну что ж, вполне логичный вопрос. И тем более очень неплохой повод написать новую статью как раз на эту тему, об этих самых «кончиках» 🙂 …

Могу сразу сказать, что нет, это не выпендреж. Это попытка (более или менее удачная) повысить эффективность летательного аппарата без внесения каких-либо радикальных изменений в его конструкцию. Однако, начнем «от ворот» :-). То есть обо всем по порядку. Для начала немного теории.

Это такие как профильное сопротивление, волновое и индуктивное сопротивление крыла. Первые два нас сегодня мало интересуют :-), а вот о третьем поговорим подробнее.
Нам уже давно известно, что при движении крыла (профиля) в воздушном потоке (уже повторяюсь :-)) возникает разность давлений между верхней и нижней поверхностью крыла. В пограничном слое потока над крылом давление ниже, а под крылом — выше.

Если две области с разными давлениями соприкасаются, то естественно возникает тенденция к тому, чтобы эти давления уравнялись. То есть газ всегда старается переместиться из области с повышенным давлением в область с пониженным. Происходит это и на крыле.

Схема перетекания на крыле.

Самый простой путь перемещения (чтобы не двигаться против потока) — через законцовку крыла. То есть пограничный слой перемещаясь к законцовке как бы «проворачивается» вокруг нее, оказываясь уже на верхней поверхности крыла.

Однако крыло ведь движется вперед и, как я его обозвал :-), « провернувшийся » воздух в определенный момент времени оказывается уже позади крыла, а на его месте теперь «проворачивается» новая порция воздуха. Таким образом вращательное движение воздуха как бы накладывается на поступательное движение крыла.

Такие вихри вытягиваются за крылом абсолютно каждого самолета. Но, конечно, в обычном полете они визуально незаметны. Наглядно увидеть их образование можно, если внутри жгута создадутся условия для конденсации влаги из воздуха, тогда жгут станет белым, либо же если самолет искусственно прогнать через полосу цветного дыма. Именно такой способ сделать вихревой шнур видимым показан на ролике.

Этот жгут сам по себе является серьезным возмущением потока. За крылом большого, тяжелого самолета он может вытянуться на расстояние до 10-15 км и стать опасным для самолетов, попавших в такую вихревую струю.

Образование вихревых жгутов за крылом самолета.

законцовку крыла (и направленной по полету) с наибольшей скоростью возле законцовки и постепенным затуханием по мере удаления от него (это понятно, воздух все же вязкий :-)).

Движение воздуха при формировании вихревых жгутов.

Образование индуктивного сопротивления за счет дополнительного скоса потока.

В итоге, что же мы получили… Крыло при движении индуцирует через вихревые жгуты дополнительный скос потока, в результате чего и образуется, как вы уже поняли, индуктивное сопротивление крыла. Чем больше подъемная сила, тем, как ни странно это звучит, больше сопротивление.

Иначе еще говорят, что для образования и раскрутки вихревых жгутов нужна энергия, которая и забирается от энергии движения самолета. Как результат летательный аппарат испытывает дополнительное сопротивление для движения вперед.

Плюс к этому еще считается, что около 5% несущей поверхности крыла вообще работает неэффективно из-за перетекания и выравнивания давлений. Эти проценты составляют как раз концевые части, на которых дела с образованием подъемной силы обстоят похуже, чем на других участках.

Вот так… Однако, летать все равно надо, поэтому со всяким сопротивлением так или иначе приходится бороться. Ведь чем меньше сопротивление, тем дальше при тех же ресурсах пролетит самолет. Особенно это важно для самолетов, летающих на большие расстояния, пассажирских и транспортных.

Бороться с сопротивлением можно по-разному. Можно противодействовать самому сопротивлению, а можно попытаться устранить причины его возникновения.
Раньше в основном использовался первый путь. То есть ставится на самолет движок помощнее (есть такое умное слово « ремоторизация » :-)) и никакое сопротивление нипочем. Вот только какой при этом будет расход топлива …

Было время, когда такая стратегия была вполне приемлема. Ведь тогда еще не знали, что такое топливный кризис и высокие цены на нефть. В наше время приходится искать иной путь. Конструкторы взялись за причины возникновения вихревых жгутов.

Причина-то собственно одна — перетекание воздуха с нижней поверхности крыла на верхнюю. Сделать так, чтобы это перетекание стало невозможным или хотя бы свести возможность его образования к минимуму и, считай, задача решена. Для этого существуют разные приемы.

Отрицательная крутка крыла.

Крыло в этом случае (обычно на его концевых частях, подверженных образованию вихревых жгутов) как бы слегка закручивается передней кромкой вниз (если бы вверх, была бы положительная крутка :-)), а задней вверх. При этом угол атаки становится меньше и, соответственно, уменьшается индуктивное сопротивление. Такая крутка применена, например, на Boeing-787 Dreamliner (левая консоль, фото помещено ниже). Крутка крыла вобщем-то имеет несколько видов и применяется для различных целей. Но об этом в других статьях :-). А пока о следующем приеме.

А-В: размах крыла. Airbus A320.

Размах — это скорее габаритный термин. Он может характеризовать аэродинамические свойства крыла только косвенно. Ведь два разных в плане крыла ( например, прямое и стреловидное) имеющие, вполне понятно, разную аэродинамику вполне могут иметь одинаковый размах.

Легендарный АНТ-25 на аэродроме Пирсон Филд, Ванкувер. 20 июля 1937 года.

Разведчик Lockheed U-2S. Обратите внимание на размах крыла.

Истребитель F-104 Starfighter. Обратите внимание на очень короткое крыло.

Спортивный планер. Красивый аппарат :-). Винглеты ему тоже не помешают.

Вот и все насмарку. Получается, что слишком увлекаться удлинением крыла за счет размаха не стоит. Избавиться от законцовки, способствующей перетеканию, насовсем 🙂 выходит невозможно.

Но не все так плохо. Оказывается есть другая хорошая возможность. Законцовка крыла может быть видоизменена. Она не только не будет способствовать перетеканию, но может стать преградой (в механическом или аэродинамическом плане) на его пути.

Вихревой жгут за обычным крылом и за крылом с blended winglet.

Winglet в переводе с английского как раз и означает « крылышко ». С их помощью уменьшается вредное перетекание на крыле, увеличивается его эффективное удлинение, при этом практически не увеличивая размах. Это позволяет уменьшить величину индуктивного сопротивления (снизить интенсивность вихревых жгутов) и, соответственно, ощутимо увеличить экономичность и дальность. Вихри как бы перемещаются на концы «крылышек» и становятся значительно меньше.

А началось все еще в 1897 году, когда английский инженер Frederick W. Lanchester запатентовал специальные концевые поверхности, как способ контроля вихревых шнуров. Позже в 1910 году авиационный инженер, американец шотландского происхождения William E. Sommervile запатентовал первые реально функционирующие винглеты и в дальнейшем устанавливал их на бипланы и монопланы своей конструкции.

В 70-х годах инженер NASA Ричард Уиткомб разработал и всесторонне исследовал законцовку, которая сейчас называется крылышко Уиткомба (или шайба Уиткомба ). Тогда его на это вдохновил топливный кризис 1973 года :-). Оно представляет собой поверхность, распространяющуюся перпендикулярно крылу вверх и вниз.
NASA продолжило разработку винглетов, используя для этого экспериментальные самолеты.

Самолет бизнес-авиации Learjet 31A. Хорошо видны винглеты.

Винглеты на самолете бизнес-авиации Gulfstream G450.

Винглеты на Boeing-747-400.

Винглет на крыле Boeing-747-400.

Модернизированный Gulfstream II с blended winglet.

Boeing Business Jet на базе 737-го. Boeing-737/BBJ.

Пример интерьера самолета серии Boeing Business Jet.

Boeing-737-800 (из серии NG).

Далее Boeing стал применять эту технологию на других своих самолетах ( В-757-200 ), и на некоторых экономия топлива оказалась даже большей, чем на 737-х. По словам представителей АРВ blended winglet применим и может повысить эффективность абсолютно любого типа коммерческих самолетов.

Однако интересно, что препятствия к такому широкому их применению все же есть, и к технике они отношения не имеют :-). Это конкуренция и коммерция. Известно, что Airbus — это сильнейший конкурент Boeing, к тому же в последнее время его ощутимо опережающий. Видимо поэтому АРВ (конечно же под давлением Боинга) так и не продала ему лицензию на использование blended winglet. Airbus использовал на своих самолетах крылышки Уиткомба.

«Крылышки» Уиткомба на самолетах AIRBUS.

Однако такие законцовки крыла давали только около 1,5% экономии, поэтому Airbus занялся собственными разработками для семейства самолетов А320 и в конце 2011 года начал проводить испытания опытных образцов. Они были названы sharklets ( акульи плавники ) и призваны обеспечить экономию порядка 3,5-4% на маршрутах большой протяженности. Принято решение об установке sharklets на все самолеты семейства А320NEO (начало эксплуатации планируется с 2015 года), а также на машины, находящиеся в эксплуатации.

Самолет из новой серии A320NEO (компьютерное моделирование).

Интересно, что фирма API после начала испытаний sharklets обвинила Airbus в нарушении прав интеллектуальной собственности и обратилась в суд. Тяжба в самом разгаре. Тяжела жизнь большого бизнеса :-)…

Региональный самолет Bombardier CRJ-200.

Региональный самолет EMBRAER ERJ-190.

ТУ-204. Законцовки крыла хорошо видны.

На сегодняшний момент, конечно, первенство в разработке и внедрении различных типов законцовок крыла для коммерческих самолетов принадлежит фирме Boeing совместно с фирмами APB и API.

Винглет на крыле Боинга серии NG. Сборочный цех завода Boeing.

Они представляют собой горизонтальные «крылышки» с большой стреловидностью (больше, чем у основного крыла). Здесь сделана ставка на эффективное увеличение удлиннения крыла и за счет этого уменьшение интенсивности вихревых шнуров.

Самолеты, на которые ставятся гребневые законцовки крыла (или планируется их установка) это, конечно, самолеты фирмы Boeing :-):

Новейший В-474-8 (в модификациях Freighter и Intercontinental );

Boeing 747-8 Freighter.

Raked wingtips на крыле Boeing 747-8F

Знаменитый B787 Dreamliner (в модификациях 787-8 (базовая модель) и 787-9 (увеличена дальность и полезная нагрузка));

Boeing-787 Dreamliner. Видны законцовки raked wingtips, а также отрицательная крутка крыла.

Законцовка raked wingtips на крыле Boeing-767-400ER.

Самолет ВМС США Р-8А Poseidon.

Кроме того винглеты — это часто дополнительная изгибающая сила, то есть увеличенная нагрузка на крыло, а значит его дополнительное упрочнение, что чаще всего ведет за собой увеличение веса.

Поэтому, еще раз повторю, установка законцовок крыла — это компромисс между потерями аэродинамическими, весовыми и другими и приобретениями в виде уменьшения индуктивного сопротивления. Тут уж что перевесит :-)….

Если же самолет ближнемагистральный, полет которого может длиться иной раз даже меньше часа, то крейсерский режим для него, так сказать, мало ощутим. Для такого самолета потери могут оказаться ощутимей выигрыша, поэтому винглеты на него могут быть вообще не установлены или же установлены упрощенного вида.

Вот один пример. При определенных условиях возможен такой вариант (по данным компании Boeing). При увеличении размаха на один фут создается такая же дополнительная изгибающая сила, как при установке трехфутового винглета (типа blended winglet). Но с другой стороны трехфутовый винглет имеет такую же эффективность, как двухфутовое увеличение размаха. Опять компромисс… то есть когда увеличение размаха имеет тот же эффект, что и установка винглетов, то решающим является величина дополнительной нагрузки на крыло.

Boeihg-787-3. Компьютерное моделирование.

Боинг для нового семейства самолетов В-737MAX (проходят испытания)разработал новый тип винглетов, получивших неофициальное название « двойное перо ». У этой законцовки, состоящей из двух частей, одна часть, большая, направлена вверх, а вторая, меньшая вниз. Считается, что она представляет собой нечто среднее, между тремя вышеуказанными типами винглетов, применявшихся на боингах. От этой конструкции ожидается эффект в 1.5% сверх уже имеющейся.

Boeing-737MAX. Законцовка в виде «двойного пера».

Так называемые спироиды на крыле самолета Falcon 50.

Законцовка лопасти ветрогенератора.

Военно-транспортный C-130J-30 Hercules.

Винты транспортника Hercules с законцовками по принципу raked wingtips.

Вертолет Agusta Westland AEW101. Хорошо видны специальные законцовки лопастей.

Все…. Пожалуй достаточно. Статья получилась длинная и объемная, но я все же очень надеюсь, что никого не утомил :-). По крайней мере теперь я думаю всем понятно, что это за «кончики» такие. Ясно, что это не уловка дизайнера, хотя иной раз думается, что и не без этого. Уж очень эффектно такие законцовки крыла смотрятся. Я думаю, что вы со мной в этом согласитесь :-)….

Источник

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:

Источник

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.

Источник

Boeing 737-800. Фото. Видео. Схема салона. Характеристики. Отзывы.

Двухдвигательный пассажирский самолет Boeing 737-800, относится к семейству узкофюзеляжных самолетов, предназначенных для коротких и средних авианаправлений и входит в серию «Next Generation». В первую очередь Boeing 737-800, был разработан для замены пассажирского авиалайнера Boeing 737-400 входящего в серию «Classic». На сегодняшний день прямым конкурентом для авиалайнера Boeing 737-800, является пассажирский, узкофюзеляжный самолет Airbus A320.

Boeing 737-800 фото

По сравнению с Boeing 737-400, фюзеляж нового самолета стал длиннее на 3,02 метра. Пассажировместимость также возросла. В двухклассовой компоновки, в салоне, размещено 162 пассажирских кресла — 12 мест бизнес класса и 150 мест эконом класса. Максимальная же пассажировместимость при одноклассовой компоновки салона, составляет 189 пассажирских мест.

На самолет были установлены турбовентиляторные двухконтурные двигатели СFМ International CFM56-7B24s с тягой 107,6 кН. В дальнейшем, на некоторых самолетах Boeing 737-800 с повышенной грузоподъемностью, были применены двигатели CFM56-7B27s, обладающие тягой 121.4 кН.

Как и на остальных самолетах серии «737 Next Generation», на Boeing 737-800, установлена цифровая авионика EFIS, американской фирмы «Honeywell». Вся бортовая и полетная информация выводится на шесть многофункциональных ЖК-экрана. Авиалайнер также оснащен индикатором на лобовом стекле (ИЛС) или же Head-Up Display (HUD).

Первый полет самолета Boeing 737-800 был совершен 31 июля 1997 года. Первая поставка в авиакомпании состоялась в апреле 1998 года. Первым заказчиком на самолет стала германская авиакомпания «Hapag-Lloyd Flug». Крупнейший заказ на авиалайнеры 737-800 пришелся на ирландскую авиакомпанию «Ryanair», являющуюся одной из самых больших, бюджетных авиакомпаний в Европе. На сегодняшнее время в авиапарке этого оператора находятся в эксплуатации, 299 единиц самолета Boeing 737-800. Данные самолеты авиакомпании «Ryanair», имеют одноклассовую, экономичную компоновку салона, рассчитанную на 189 пассажирских мест.

Boeing 737-800 фото салона

Помимо пассажирского варианта, на основе Boeing 737-800 был выпущен Boeing Business Jet 2, предназначенный для административных авиаперевозок.

Boeing 737-800, в своей модификации, получившей обозначение Boeing 737-800ERX (Extended Range), используется и в ВМС США, в качестве многоцелевого самолета. Данная модификация также известна как Boeing P-8 Poseidon.

17 июля 2013 года, были проведены испытательные полеты самолета Boeing 737-800, на который были установлены новые законцовки крыла, так называемыми винглеты. Новые законцовки крыла получили название Split Scimitar Winglets. Данные винглеты установленные и испытанные на Boeing 737-800 в дальнейшем планируется использовать на новой серии самолетов Boeing 737 MAX.

Boeing 737-800 остается одним из самых популярных авиалайнеров из всего семейства 737-ых. Производство и эксплуатация данного самолета, а также модернизация его компонентов продолжается и по сегодняшний день.

Схема салона 737-800