Законцовка крыла
Законцовки крыла (другие названия аэродинамические законцовки, концевые крылышки, винглеты, концевые шайбы или шайбы Уиткомба; 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 лобовое сопротивление, создаваемое срывающимся с конца стреловидного крыла вихрем и, как следствие, увеличивая подъёмную силу на конце крыла. Также законцовки позволяют увеличить удлинение крыла, почти не изменяя при этом его размах. Применение законцовок крыла позволяет улучшить топливную экономичность у самолётов, либо дальность полёта у планеров. В настоящее время одни и те же типы самолётов могут иметь разные варианты законцовок.
Из серийно выпускающихся или выпускавшихся в России самолётов, законцовки имеют автожир А-7, самолёты Су-80, Ту-204/214, Ту-334 и Ил-96. Также законцовки предполагалось использовать в проекте самолёта Як-44. В 1986 году был создан вариант Xian Y-7 (китайская разновидность Ан-24) с законцовками.
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.
В СССР подобная схема была использована в Воздушно-орбитальном самолёте (ВОС) «Спираль» 1966 год.
На пассажирских самолётах 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 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 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.
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 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 самолётах Boeing 767, Boeing 777, Boeing 747-8 а также планируются к установке на самолётах Boeing 787 и Airbus A350.
