Концевые аэродинамические поверхности

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Это старая версия этой страницы, сохранённая 147.30.17.32 (обсуждение) в 02:11, 25 мая 2016. Она может серьёзно отличаться от текущей версии.
Перейти к навигации Перейти к поиску
Аэродинамическая законцовка крыла на Boeing 747-400
Вид спереди самолёта Bombardier CRJ. Хорошо видны винглеты на плоскостях крыла

Законцовка - это оконечная часть конструкции крыла, оперения или лопастей воздушного винта у летательных аппаратов.

Законцовка крыла начинается в том месте, где заканчиваются лонжероны крыла и, как правило, представляет собой полую монококовую/полумонококовую конструкцию, в которой находятся навигационный огонь (огни) и, зачастую, стекатели статических зарядов. Законцовки киля и стабилизатора имеют аналогичную конструкцию.

На законцовках крыла могут быть установлены аэродинамические законцовки, (концевые крылышки, винглеты (англ. winglet «крылышко»), концевые шайбы или шайбы Уиткомба, шарклеты — небольшие дополнительные элементы на концах плоскостей крыла самолёта в виде крылышек или плоских шайб, которые служат для увеличения эффективного размаха крыла, снижая индуктивное сопротивление, создаваемое срывающимся с конца крыла вихрем и, как следствие, увеличивая подъёмную силу на конце крыла. Также позволяют увеличить удлинение крыла, почти не изменяя при этом его размах. Винглеты увеличивают топливную экономичность у самолётов либо дальность полёта у планёров. В настоящее время одни и те же типы самолётов могут иметь разные варианты законцовок. Например, шарклеты — поднимают вверх конец крыла.

История и развитие

Ричард Уиткомб, авиационный специалист и инженер, сотрудник НАСА, был одним из первых исследователей влияния формы законцовок крыла на аэродинамику самолёта. В начале 1970-х гг. он сконструировал законцовку крыла, перпендикулярно распространяющуюся вверх и вниз от плоскости крыла.

В СССР подобная схема была использована в Воздушно-орбитальном самолёте (ВОС) «Спираль» в 1966 году.

На пассажирских самолётах аэродинамические законцовки были впервые применены на Boeing 747-400 выпуска 1985 года. C 2009 года данная конструкция применяется на крыльях среднемагистральных самолётов Airbus A-320.

В начале 1990-х гг. Луи Гратцер, главный специалист по аэродинамике компании Aviation Partners, придумал и запатентовал «blended winglet» — сопряжённое крылышко, которое плавно загибается вверх по дуге большого радиуса и имеет большое относительное удлинение. Первое же применение крылышек новой конструкции для модернизации делового самолёта Gulfstream II в 1991 г. позволило сократить расход топлива на 7 %. Столь масштабная экономия за счёт модернизации оказалась беспрецедентной в истории авиации, если не считать переделки всего самолёта или ремоторизации.

Из серийно выпускающихся или выпускавшихся российских и советских самолётов аэродинамические законцовки имеют автожир А-7, самолёты Су-80, Ту-204/214, Ту-334, Ил-96 и украинские Ан-158 и Ан-178. Также крылышки на законцовках предполагалось использовать в проекте самолётов Як-44 и Ил-106[1]. В 1986 году был создан вариант Xian Y-7 (китайская разновидность Ан-24) с аэродинамическими законцовками[2]. Также китайцы применяют совершенно оригинальные виглеты на законцовках Y-5C (Ан-2), состоящие из трёх вертикальных крылышек.

Винглеты являются обязательным требованием аэропорта Лондон-Сити к воздушным судам, поэтому когда в 2016 году ирландская авиакомпания CityJet первая в Европе закупила российские самолёты Superjet SSJ-100, она потребовала от компании «Гражданские самолеты Сухого» модернизировать эту вроде новую модель и сделать горизонтальные винглеты, доработав программное обеспечение и систему управления [1].

Принцип действия

Сравнение индуктивных вихрей на крыле с традиционной законцовкой и с аэродинамической

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 аэродинамических законцовок помогает добиться оптимальной формы распределения подъёмной силы.

Гребневые законцовки

Гребневые законцовки представляют собой горизонтальные кончики крыльев, имеющие больший угол стреловидности, нежели основная часть крыла. Основное назначение таких законцовок — повышение топливной экономичности, улучшенные характеристики при наборе высоты, уменьшение длины разбега при взлёте. Гребневые законцовки позволяют уменьшить индуктивное сопротивление крыла. Испытания данных законцовок в НАСА и Боинге показали, что топливная экономичность с такими законцовками составила 5,5 % против 3,5-4,5 %, которые обеспечивали обычные вертикальные законцовки. Гребневые законцовки уже используются на доработанных самолётах Ту-154, а также на Boeing 767, Boeing 777, Boeing 787 и Boeing 747-8 а также планируются к установке на самолётах Airbus A350.

Галерея

Различные самолёты и планеры, имеющие аэродинамические законцовки крыла:

Примечания

  1. ↑ Superjet будет доработан для выполнения полетов из аэропорта Лондон-Сити

Ссылки

Источник — https://ru.wikipedia.org/ruwiki/w/index.php?title=Концевые_аэродинамические_поверхности&oldid=78568549