«Какими будут крылья самолетов будущего: снова берем пример с птиц»

Авиапроизводители постоянно гонятся за топливной эффективностью и безостановочно работают над усовершенствованием конструкции современных самолётов. Инженеры Airbus разработали совершенно новый тип законцовок крыла и начали испытания.

Примерно тридцать пять лет назад в авиастроении произошла небольшая революция — на лайнерах стали устанавливать аэродинамические законцовки крыла. Такое, казалось бы, незначительное усовершенствование конструкции позволило снизить расход топлива на 3−7%, а это фантастический результат для гражданской авиации. Никогда ранее всего одно изменение в конструкцию планера не приводило к такому сильному экономическому эффекту.

Существует огромное количество видов концевых элементов крыла: винглеты, шарклеты, шайбы Уиткомба и гребневые законцовки. Основная проблема, которую они решают — индуктивные вихри, срывающиеся с края крыла и превращающиеся в длинные жгуты турбулентных потоков воздуха. Помимо опасности для других самолетов, формирование вихря не только отнимает часть подъемной силы крыла, но и создает сопротивление движению вперед.

Однако у каждого типа аэродинамических законцовок есть свои особенности и ограничения применения. Например, большинство из них эффективны только при полете на крейсерской скорости авиалайнера. Именно по этой причине на региональных самолетах или в малой авиации, где длительность одного рейса меньше, а скорость ниже, крылья имеют самые обычные концевые элементы без радикального изменения геометрии.

В остальных режимах полета аэродинамические законцовки, в лучшем случае, являются лишь избыточным весом. Однако чаще они создают дополнительные проблемы: самолет становится более чувствительным к боковому ветру, лобовое сопротивление повышается, а что не менее важно, при их установке нередко требуется усиление крыла. Кажется, Airbus смогли разрешить большую часть противоречий: на новом прототипе Albatross ONE крайние поверхности крыла установлены на свободных шарнирных соединениях.

Такой подход позволяет заставить работать те эффекты, с которыми конструкторы борются — вихри направляют законцовку и та занимает наиболее оптимальное положение в каждом режиме полета. В результате, винглет перестает быть балластом значительную часть полета, а также не создает излишнего сопротивления боковому ветру на низкой скорости. В очередной раз инженерное решение было подсмотрено в природе, ведь похожим образом работают перья у птиц в бреющем полете.

«Альбатрос» является масштабной радиоуправляемой моделью среднемагистрального лайнера A321 и создан с целью демонстрации технологии. На его базе планируется отработать различные конфигурации свободных законцовок, которые могут быть разной длины, вплоть до трети крыла. Первый этап испытаний Albatross ONE показал, что летательный аппарат стабилен и полностью управляем как при заблокированных законцовках, так и когда они свободно сгибаются в потоках воздуха.

Эффективность этого решения заключается не только в снижении турбулентных вихрей, но и в упрощении конструкции крыла. Индуктивные жгуты за таким самолетом будут больше, чем у планера с винглетами, однако последователи «Альбатроса» смогут стать легче. Крылу, внешний край которого в условиях турбулентности не передает перегрузки на фюзеляж, необходима меньшая жесткость, а значит все воздушное судно будет весить меньше и обладать лучшей топливной эффективностью.

Источник