إعادة تحديد الكفاءة: الأثر النهائي للتصميمات على اقتصاد الوقود وأداء الطائرات

ومنذ إدخالها تجاريا في منتصف الثمانينات على متن الطائرة 747 - 400، أصبحت الطائرات ذات الأجنحة واحدة من أكثر المصافي الهوائية وضوحا وفعالية في الطيران، وهذه التمديدات العمودية أو المزدوجة في متاجر الطائرات أكثر من اللهجات البلاستيكية؛ وهي أدوات متطورة تؤثر مباشرة على حروق الوقود، والأداء التسلقي، والمرونة التشغيلية.

فيزياء وينجتيب فورتيكيس

وكل جناح يولد الرفع عن طريق إحداث فرق في الضغط بين أسطحه العليا والأدنى، ويتدفق الهواء العالي الضغط تحت الجناح بصورة طبيعية حول الطرف إلى منطقة الضغط الأدنى أعلاه، مما يخلق عموداً متناوباً من الهواء يعرف باسم دوامة الجناح، ويخلق هذا الدردشة المستحثة، ويزيد من قوة الدوافع، ويزداد الرفع المطلوب مثل أثناء السحب أو السحب أو الثقوب.

ويقلل الجروح من الجر عن طريق استعادة بعض الطاقة التي فقدت في الطوفان، وبوضع سطح عمودي على الطرف، فإن الجناح لديه بالفعل فترة أطول، ولكن بدون فرض عقوبات هيكلية وقابلية للاختتام على جناح ممتد بالكامل، ويتفاعل الجناح مع تدفق الطوفات لإنتاج عنصر توجيهي للأمام، وهو أساسا " التراجع " في تدفق الهواء، ويقلل من عنصر السحب إلى الأسفل الذي يؤدي إلى سحب الطائرة.

الميجور وينغلت تيبولوجيات وتجارة أدائهم

Winglets Blended

S[Fularized by Aviation Partners Boeing (APB) in the 1990s on the 737 Classic, blended winglets feature a smooth, continuous curve from the wingtip to the capital fin. The gentle-gentild interference at the junction, making them effective across a wide range of speeds and angles of attack. Airlines flying the 737-800 with blended winglet add savings

القرش

وقد طورت الطائرات جهازها الخاص للطيران، وهو " القرش " لأسرة A320، وهي أطول قليلا من التصميمات المختلطة والزجاجة بالخلف، وصُممت القرش لتفريغ الجناح عن طريق توليد توزيع للمرفعات على نطاق واسع يقلل من الجر، كما أن أسرة A320o التي لديها قرش تحقق استهلاكا أقل من الوقود في 4 في المائة مقارنة بأجهزة التمديد السابقة للقرش البالغ عددها 320.

مسلسل "وينج تيس"

فالأجنحة التي عثر عليها في طائرة بوينغ )٧٧٨( Dreamliner و٧٧٧٧٧٧X( هي أساسا امتداد مائل لاصق للجناح بدلا من زعانف عمودي، لأنها تزيد من النطاق الفعال بدون وجود غطاء حاد، وتنتج البقشيشان عاليا جدا من الكفاءة في استخدام الطائرات الهوائية، مما يقلل من الجر الناتج عن ٥ في المائة بالمقارنة مع طرف مستقيم في المطارات المربعة.

Scilit Scimitar and Advanced Designs

ويستخدم جهاز " سبيت سيميتار " ، الذي يبلغ الآن 737 نيغاغراميا و 737 طائرة ماكس، نصلا أعلى وخطا أدنى، ويخفض العنصر الأدنى درجة الجر المدفوع بالتدفقات المرتفعة في معامل رفع عالية، بينما يتحكم المثانة العليا في المدفأة الرئيسية، ويطالب المجلس بزيادة حروق الوقود بنسبة 5.6 في المائة على جناح نظيفة، بزيادة قدرها 1.5 في المائة عن التصميم المختلط(ط).

كمية المكاسب التي تحققها اقتصاد الوقود

وتختلف مدخرات الوقود من الطائرات المتجهة إلى أجنحة بحجم البعثة، والوزن، والارتفاع بالرحلات السياحية، وتصميم أجنحة خط الأساس، وبالنسبة للرحلات الجوية القصيرة التي تبلغ ٥٠٠ ميل بحري، فإن الفوائد متواضعة لأن الطائرة تنفق جزءا أكبر من الوقت في التسلق والنسب، وفي القطاعات الأطول التي تدوم فيها الرحلات، وتهيمن عليها الأجنحة، وتتحقق أقصى قدر من الفوائد.

وبالإضافة إلى ذلك، تحسن الطائرات المتحركة من نطاق جوي محدد بنسبة ٠,٥-١ في المائة لكل نقطة مئوية من خفض الجر، وبالنسبة لطائرة تعمل أسطولاً يبلغ ١٠٠ طائرة ضيقة الحجم تحلق ٠٠٠ ٣ ساعة في السنة، فإن تحسين حروق الوقود بنسبة ٥ في المائة بالأسعار الحالية لوقود الطائرات )حوالي ٢,٥٠ دولار للغالون الواحد( يترجم إلى وفورات سنوية تتجاوز مليوني دولار للطائرة، وعلى مدى دورة حياة مدتها ١٥ سنة، يمكن أن تقابل الوفورات التراكمية ال ١٢ دولاراً.

الأداء الأوسع نطاقاً والتآزر التشغيلي

زيادة عبء العمل والانتقال

ويتيح انخفاض معدل الجر المتعمد وتحسين توزيع المصعد للطائرات زيادة سرعة ارتفاع الرحلات السياحية، وتوفير الوقود أثناء مرحلة التسلق، كما يتيح وينجليت ارتفاعا أعلى في الأوزان دون فرض عقوبات على الأداء، فعلى سبيل المثال، يمكن أن يحمل 737-800 مع خلايا مختلطة 3000 جنيه إضافي من الحمولة أو الوقود في يوم ساخن في دنفر، ويوسع نطاق الوصول إلى الأسواق، ويتيح هذا القدرة للخطوط الجوية فتح طرق جديدة غير ثابتة أو تحمل المزيد من الإيرادات.

تحسين كفاءة استخدام المكعب والكروز

ونظرا لأن الطائرات التي تعمل بجناحها تقلل من جرها، يمكن أن تحمل عددا أعلى من أشعة الماك في نفس الاتجاه، أو على العكس من ذلك، تطير في نفس الماتش عند دفع منخفض، وتخفض استهلاك الوقود المحدد، وتزداد معدلات التسلق بنسبة ٣-٥ في المائة في المتوسط، مما يقلل من الوقت اللازم للرحلات السياحية وتخفيض تكاليف صيانة المحركات، كما أن انخفاض عدد الدوافع يؤدي إلى تفاقم الاضطرابات التي خلف الطائرة، مما قد يقلل من الحد من الكم المخفض المخفض للطائرات المخفضة المخفضة المخفضة المخفضة المخفضة للطائرات الجوية.

الاستقرار والمناولة

وتخفف الروايات من حدة النعامات في الجناح، ولا سيما في ظروف الغوغاء، مما يؤدي إلى تحسين نوعية ركوب الركاب ويقلل من الحمولات الهيكلية التي تصيب الأجنحة، كما يمكن للطائرات التي تحلق أجنحة، أن تساعد أيضا في الحد من الاتجاهات الداكنة، مما يتيح للمستقرات العمودية الأصغر في بعض التصميمات، ويعود الاستقرار الإتجاهي المضاف بالفائدة بوجه خاص أثناء عمليات التصفية والهبوطية المتقاطعة، حيث تتحكم في الغواصفاتر.

المنافع البيئية والتنظيمية

كما أن تخفيض حروق الوقود بنسبة 5 في المائة بالنسبة لطائرة A320neo التي تحلق بـ 3000 ساعة سنوياً يخفض نحو 600 طن متري من ثاني أكسيد الكربون سنوياً، كما أن شركة Winglets تقلل من تكوين أكسيد النيتروز لأن المحركات تعمل بدرجات حرارة وضغوط أقل.() وتستخدم شركات طيران كثيرة أجهزة إعادة إرسال ذات أجنحة للامتثال لأهداف Car Aviation Reduction Offting.

Winglets Across Different Aircraft Platforms

737 أسرة

وكان نموذج الجيل الثالث والسبعون هو أكثر المنابر شيوعاً التي أعيد استخدامها، ويخفض الجناح المختلط استهلاك الوقود بنسبة تتراوح بين 3 و5.5 في المائة، ويمتد نطاقه إلى 150 و200 ميل بحري، ويضيف جهاز الدخان السبليتي تحسناً آخر بنسبة 1 إلى 2 في المائة على الشبكة العالمية، ويُعتبر الجناح الجغرافي المزود بـ 737 ميغاكسان جزءاً من تحسين كفاءة الطائرة بنسبة 14 في المائة على مجموعة الوصلات NG،

Airbus A320 Family

ولا تقدم شركة Airbus برنامجاً لطائرات العجلات الرجعية للطائرات من طراز A320 الكلاسيكية؛ وبدلاً من ذلك، استحدثت سمك القرش كمعيار على متن الطائرة A320neo (2016) ويمكن تركيب طائرات A320ceo المدمجة السابقة (A320R) على أجنحة مدمجة (يُطلق عليها اسم " شركاء الطيران " )، إلا أن العديد من المشغلين قد وجدوا على الطائرة الهامشية من طراز Abod(

طائرات جيتس وطائرات إقليمية

ويندمج كل من مجرى الخليج، ومركبة بومبادير، وشركة إمبراطورية أجنحة، حيث تستخدم مجموعة غ650 ومجموعة G700 أجنحة مزودة بمواد عالية، تختلط في أجنحة الراقصة، وتتحقق من رحلة بحرية في ماتش 0.925، وتستخدم طائرة إمبراطورية من طراز E-Jet E2 جناحا " قابلا للذوبان " ، يجمع بين رأس أعلى من عنصر عمودي أدنى، مما يتيح المجال E195-E2.

Retrofit Versus OEM Integration

وتواجه الخطوط الجوية خيارا بين إعادة تشغيل الطائرات الموجودة أو اقتناء أجهزة جوية جديدة ذات أجنحة متكاملة، حيث تكلفت الطائرات المرتجلة عادة ما يتراوح بين مليوني دولار لكل طائرة، وتشمل فترة توقف مدتها أسبوعان، كما لوحظ، فترة الانتكاس هي عموما فترة تتراوح بين سنتين وثلاث سنوات بالنسبة للأجسام الضيقة ذات الاستخدام العالي، غير أن الارتدادات تضيف وزنا (500 إلى 800 جنيه لكل جناح من أجل التعزيزات الهيكلية، وتعويضات الأجنحة أقدم في حدها).

ويتكامل هيكلياً بين مصانع المعدات الأصلية )أوم( ووفر الوزن وتقلل من تعقيد التركيب، كما أنها تسمح بتصميم الجناح بنسبة أعلى من حيث الجانب، مما قد يكون غير عملي لإعادة استخدامه، وعلى سبيل المثال، يستخدم جناح A350 " كراس " يُوصف كجزء من صندوق الجناحين، وليس مثبتاً، وهذا الفرق يوضح سبب تحقيق وفورات مماثلة في الوقود)٦(.

المسارات المستقبلية: الكتيبات الإيجابية والمورفية

وتركز البحوث الجارية على الجنايات التي يمكن أن تغير شكل أو تنشر أسطح التحكم لتعظيم الأداء عبر مظروف الطيران، وقد قام مشروع تكنولوجيا النقل الجوي المتقدمة التابع لناسا باختبار أجنحة ثابتة الجناحين مع حواف مطوقة ووحوش جناحية قادرة على تعديل زاويتها، وقد يؤدي الجناح الذي يشقق أثناء الرحلة البحرية )السحب المخفف( والزجاجات إلى ارتفاع في أثناء التسلق )الرفع الإضافي( إلى ٣,٣ في المائة.

وتمر أجنحة الدفن، باستخدام المحار المتحركة أو المحركات الذكية، بمراحل نموذجية، مما سيتيح لخليط واحد أن يتصرف كتصميم مختلط بالسرعة المنخفضة وبسرعة عالية، وتشمل التحديات الوزن والموثوقية والتصديق على الهياكل المتحركة في منطقة الجناح الحرجة، وقد أظهر البرنامج الأوروبي لـ " سكا 2 " تخفيضا بنسبة 20 في المائة في نظم الجر المتعمدة مع وجود جناح نشط.

وثمة حدود أخرى هي ] ضبط تدفق المياه .() وقد تؤدي الواينغل التي تحتفظ بتدفقات جوية مائية فوق سطحها (عن طريق الشباك أو الجرعات الصغرى) إلى تقليص طبقة الحدود المضطربة والحد من جر الاحتكاك، وقد تكون هذه الأجنحة، مجتمعة مع مركبتين متقدمتين، أقل من الصيغ المعدنية الحالية، بينما تحسن الكفاءة الإضافية في ١-٢ في المائة.

الاعتبارات الاقتصادية والتشغيلية المتعلقة بالمقررات

وعند تقييم عمليات رفع مستوى الرؤوس، يجب على شركات الطيران أن تحقق وفورات في الوزن مقابل تكلفة رأس المال، والوقت الذي يستغرقه التعطل، والوزن، والصيانة. ]] ] توصي بإجراء تحليل كامل لتكاليف الملكية على مدى فترة عشر سنوات؛ وبالنسبة للمجموعة الضيقة ذات الاستخدام العالي، تحقق شركة الجناح المعاد حسابها وفورات في الوقود بنسبة تتراوح بين 000 250 دولار و000 350 دولار في السنة.

وتطالب شركات التسريح بصورة متزايدة بالطائرات المجهزة بالجناح لأنها تحتفظ بقيمة متبقية أفضل، وقد تواجه شركة A 737-800 بدون أجنحة قيمة سوقية أقل بنسبة تتراوح بين 10 و15 في المائة من مثال مجهز بجناح، مما يجعل من إعادة تقديم استثمار ذكي حتى للمؤجرين، أما بالنسبة لطائرات الإنتاج الجديدة، فإن التكلفة الإضافية لطائرات الأوسمة (التي تشمل عادة سعر الشراء) قد تُسحب في غضون السنة الأولى من العمليات.

كما ينبغي النظر في القيود التشغيلية مثل تطهير البوابات في المطارات الإقليمية، كما أن الطائرات مثل طائرة الـ 777-300 مع طائرات الجناح المزودة بأجهزة متحركة تتطلب تطهيراً من الطائرات يبلغ 64.9 متراً؛ والمطارات ذات المباعدة بين بوابة 65 متراً ضيقة، غير أن مطارات المراكز الحديثة اعتمدت على نطاق واسع 70 متراً أو أوسع من أسلاك البوابة، مما يستوعب حتى الـعـنـة الـتـتـهـتـتـتـهـتـتـتـهـهـهـهـاًـاً.

خاتمة

وقد تطورت تصميمات وينغل من البقايا البسيطة المتصاعدة إلى أجهزة هوائية ذات مستوى عال، تحقق تحسينات قابلة للقياس في كفاءة الوقود والأداء والأثر البيئي، وسواء أعيدت تشكيل 737 طائرة كلاسيكية ذات أجنحة مختلطة أو تصميم 787 جديدة مع البقشيش، فإن الفوائد واضحة: انخفاض تكاليف الوقود، وطول النطاق، وارتفاع الحمولة، وانخفاض الانبعاثات.