img_0437

Складывающиеся крылья — куда приведут винглеты

Инфраструктура современных аэропортов и Международная организация гражданской авиации накладывают ограничения на размах крыла самолётов своего класса, так, например, узкофюзеляжные самолёты типа А320, B737 или наш МС-21 не могут иметь крылья размахом более 36 метров. Но, как известно, чтобы самолёты летали дальше и тратили меньше топлива, необходимо увеличивать удлинение крыла. Однако не может быть самолёта с крылом бесконечного размаха, и тогда решением проблемы улучшения топливной эффективности становятся "крылышки" на законцовках крыла - винглеты, которые снижают индуктивное сопротивление и повышают экономичность лайнера.

Инженеры Боинга подошли творчески к ограничениям на размах крыла и пошли в своих изысканиях по пути размещения военных самолётов на палубе и в трюмах авианосцев - они спроектировали крыло со складывающимися законцовками - крыло адаптивного размаха (Spanwise Adaptive Wing, SAW). По их мнению, использование складывающихся законцовок улучшает управляемость самолётом и повышает топливную эффективность в крейсерском полёте

Концепция крыла адаптивного размаха - SAW
Концепция крыла адаптивного размаха - SAW / (c) NASA

В реальном полёте при посадке самолёта законцовки будут опущены вниз для использования совместно с рулём направления, при взлёте - находиться в плоскости крыла, увеличивая подъёмную силу, в крейсерском полёте они будут подняты вверх, выполняя роль винглетов.

Концепция крыла адаптивного размаха (SAW) пройдёт испытания как на земле, так и в полёте с целью показать, что отклонение концевых секций крыла вверх или вниз, улучшает стабильность и управляемость рысканья и позволит уменьшить размер руля направления и лобовое сопротивление киля.

Ключом к реализации концепции SAW являются достижения в области сплавов с эффектом "запоминания" исходной формы изделия (shape-memory alloy, SMA) - это сплавы, которые могут вернуть свою первоначальную форму после деформации. Исполнительные механизмы перемещения законцовок будут достаточно компактны для размещения внутри тонкого крыла, не увеличивая его аэродинамического сопротивления.

Основой SAW будут торсионные приводы, изготовленные из сплава, который при нагревании электрическим током изменяет свою первоначальную витую форму и, возвращаясь к ней, перемещает законцовку крыла. Такая технология позволяет избежать увеличения массы и сложность работы гидравлических трубопроводов, проложенных через крыло с обычными приводами.

Лётные испытания концепции SAW планируется провести весной 2017 года на исследовательском БПЛА PTERA. Размах крыла PTERA составляет 4,75 м. Отклоняемые законцовки длиной 0,375 м, установленные на концах крыла, будут отклоняться вверх и вниз на 75° или занимать горизонтальное положение.

Экспериментальный БПЛА Area-I PTERA / (c) NASA
Экспериментальный БПЛА Area-I PTERA / (c) NASA

Экспериментальный БПЛА PTERA имеет прямое крыло, но для реализации концепции SAW крыло должно быть стреловидным - это необходимо для эффективной работы отклоняемых законцовок, которые должны располагаться позади центра тяжести самолёта. Исходя из этого требования, разработчики придали крылу PTERA угол стреловидности 20°. Чтобы получить все преимущества нового крыла, необходима стреловидность 30°, но для этого пришлось бы перепроектировать конструкцию шасси, а это дополнительные финансовые затраты.

Концепция SAW на сегодняшний день первая, разработанная для складывания крыла в полёте, и сравнивать её с крылом изменяемой геометрии (стреловидности) некорректно, т.к. изменение стреловидности обеспечивает самолёту сверхзвуковую скорость в крейсерском полёте и оптимальные взлётно-посадочные характеристики, и использовалось только на военных или экспериментальных самолётах.

Первым пассажирским самолётом со складывающимися крыльями будет B777X. Размах его крыла больше, чем у современного самолёта В777 более чем на 7 метров. Чтобы обеспечить совместимость нового лайнера с аэродромной инфраструктурой и существующими ограничениями размера рулёжных дорожек и ангаров, оптимизировать распределение подъёмной силы и максимально повысить эффективность крейсерского полёта, самолёт будет иметь складывающиеся консоли длиной около 7,3 метра со скошенными винглетами. При сложенных законцовках размах крыла B777X составит 64,5 метра, а с разложенными — 71,8 метра.

Андрей Величко,
октябрь 2016 г.

Оригинал статьи на английском языке: Aviation Week & Space Technology

Рейтинг статьи:   +1+2+3+4+5 (оценок - 3, средняя - 5,00)
Загрузка...