Добрый день!
Сегодня поговорим про винглеты, те самые загадочные загнутые законцовки крыльев, которые все видели, но мало кто задумывался зачем они там вообще.
Чтобы понять, нужно разобраться с тем, как крыло создаёт подъёмную силу.
Оно работает за счёт разницы давления: снизу давление выше, сверху ниже, и крыло как бы засасывается вверх. Но у законцовки крыла эта разница давлений создаёт неприятный побочный эффект: воздух пытается перетечь снизу вверх, прямо у кончика крыла, там самый короткий путь между зонами высокого и низкого давления.
Этот перетёкший воздух закручивается в мощный вихрь и тянется за самолётом на несколько километров позади. Поэтому на заходе на посадку самолёты выдерживают временные интервалы друг за другом — вихревой след от тяжёлого широкофюзеляжного борта вполне способен опрокинуть лёгкий самолётик, который зайдёт слишком быстро следом.
Вихрь красивый, но дорогой. Энергия, которую двигатели потратили на создание подъёмной силы, частично уходит в этот закрученный воздух и больше никуда не возвращается. В аэродинамике это называется индуктивным сопротивлением.
Физически самый простой способ снизить эти потери — увеличить размах крыла.
Чем крыло длиннее, тем меньше относительное влияние концевого вихря на всю его площадь. Поэтому планеры с огромным размахом и крошечным фюзеляжем могут парить часами почти без потерь. Но у авиалайнера размах крыла ограничен, самолёт должен помещаться на стоянке, в ворота ангара, на рулёжные дорожки.
Boeing 777X решил эту проблему складывающимися законцовками крыла, в полёте раскрыты, на земле сложены. Инженерное решение красивое, но очень дорогое и тяжёло реализуемое.
Винглет — это более крутой компромисс. Он перекрывает путь для перетекания воздуха у законцовки, вихрь становится слабее, потери падают. При этом винглет добавляет длину крыла не горизонтально, а вертикально — самолёт в ту же стоянку помещается, а аэродинамика лучше.
На практике выигрыш составляет 3–5% экономии топлива на рейс. Звучит скромновато, но если умножить на тысячи рейсов в год и на цену керосина — это очень серьёзные деньги для любой авиакомпании.
Поэтому у разных самолётов разные формы законцовок, каждый производитель ищет свой оптимум.
А ещё бывают вот такие — Spiroid winglet.
Законцовка в форме замкнутой петли: крыло загибается вверх, потом назад, потом вниз, и соединяется само с собой.
Смысл на самом деле оч простой. Обычный винглет ослабляет вихрь с одной стороны. Spiroid замыкает контур полностью — вихрю буквально некуда выйти, он гасится внутри петли.
Теоретически как будто бы эффективнее обычного загиба.
Почему тогда на каждом самолёте не стоит?
Петля тяжелее, дороже в производстве, сложнее в обслуживании, а реальный выигрыш в топливе не окупает всё это на коммерческих рейсах. Пока живёт в основном на бизнес-джетах.
Но идея мне нравится.
Кто-то смотрел на вихрь, думал-думал и просто закрыл ему выход.
Такие дела.
Если зашло — я пишу про авиацию именно в таком формате в телеграм-канале «Будни пилота». Как устроены самолёты, что происходит в кабине, почему всё сделано именно так, а не иначе.
Заходите: t.me/budnipilot