ביצועי מטוסים במהלך ההמראה הם שלב קריטי של טיסה, המשפיע ישירות על בטיחות, יכולת עומס וכלכלה תפעולית. במהלך העשורים האחרונים, חידושים אווירודינמיקה - במיוחד שינויים כנף כמו כנפיים - שינו את האופן שבו מטוסים מתרשמים. שינויים אלה משתנים, משפרים את מאפייני המעלית, ומאפשרים למטוסים לצאת מהמסלולים קצרים יותר עם עומסים כבדים יותר.

המיזוגים של Winglets ו-Wing Modifications

כדי להבין כיצד שינויים כנף משפיעים על ההמראה, יש קודם כל לתפוס את העקרונות האירודינמיים במחזה.כאשר מטוס מייצר מעלית, האוויר בלחץ גבוה מתחת לאגף באופן טבעי זורם סביב האגף לכיוון האזור התחתון, יצירת מערבולת טורטים. אלה כנפיים מייצג צורה של גרר מושרה - אנרגיה אבודה לאוויר במקום להשתמש עבור תנועה נמוכה קדימה, במיוחד כדי לקבל את הגדלים גבוהים, הם גורמים דרמטיים, במיוחד כאשר הם גורמים דרמטיים, הם גורמים אלה הם גורמים להם.

כנפיים: הרחבה מקוצרת או זוויתית

כנפיים הן משטחים אנכיים או מצופים הרכובים על הכנפיים.העיצוב שלהם שואב אנרגיה מן ה-Fretip מערבים, מה שממיר חלק מהזרם העגול לתוך רכיב דחף קטן קדימה.זה מקטין את עוצמתם של הטורפים, ובכך יורד על ידי 3% עד 8% בהתאם לתנאי העיצוב וההפעלה הספציפיים.

  • (FLT:0) כנפיים משודרות:FLT:1 A חלק מעבר מהאגף לתוך טיפ מהיר מעלה, הראשון פופולרי על ידי הדור הבא של בואינג 737.
  • (FLT:0)Sharklets:FLT:1 של Airbus גרסה של כריות משולבות, גבוהות יותר ונפוצות יותר, בשימוש במשפחת A320neo. הם משפרים את הביצועים של ההמראה על ידי צמצום גרר תוך הוספת משקל מינימלי.
  • (FLT:0) ספlit Scimitar Winglets: FIRLT:1) שיפור על עיצובים קודמים, שילוב אלמנטים גבוהים ונמוכים לשיבוש נוסף של מערבולת.
  • (FLT:0) ראוות כנפיים:FLT:1ve, לאחור-swept טיפים המשמשים את בואינג 787 ו-777-300ER, במקום fin אנכי חד, הזרוע פשוט מוגדלת וסחף, השגת פחתות גרור דומות באמצעות מנגנון אחר - התפלגות מעלית טובה.

עוד שינוי כנפיים

כנפיים הן לא הכלים האירודינמיקה היחידים הזמינים.שינויים אחרים גם משפרים את ביצועי ההמראה:

  • (FLT:0)Leading-Edge Slats:cioFLT ( 1:1 Extendable פני השטח כי להגדיל את השף כנף לאפשר זרימת האוויר להישאר מחובר בזווית גבוהה יותר של התקפה. על קופה, סלאטים בדרך כלל לפרוס 10 °-25 מעלות, העלאת מקסימום יעילות והורדת מהירות דוכניעה.
  • (FLT:0)Trent-Edge Flaps:cioFLT:1 ; לדוגמה, להגדיל את שטח האגף ואת הסוברה. במהלך ההמראה, הגדרות החלקיות (למשל, 5 ° 15 °) לספק עלייה ללא גרור מופרז, קיצור של הקרקע.
  • (FLT:0)Wing Fencess:FLT:1 משטחים אנכיים קטנים לרוץ אקורד על הזרוע העליונה, למנוע זרימה פניית מן הגירה החוצה. Common על עיצובים מוקדמים של Airbus A300/310, הם משרתים פונקציה דומה לכניות אבל עם פחות מורכבות.
  • (ב) ויקרא: ויקרא: ויקרא י"ד: ויקרא י"א): "הניכו" (במדבר כ"ד) , ויקרא יט, ירעו את השכבות הגבול ולהבטיח שולי מעלית גבוהים יותר במהירויות נמוכות.

כל שינוי אינטראקציה עם תצורת ההמראה - חטיפה, סלאטים, הגדרת כוח - לייצר הטבות מצטברות. Winglets, במיוחד, לזרוח במהלך פלח הטיפוס הראשוני כי הם משפרים את יחס המעלית-לעשש על פני טווח זווית רחב של מתקפת.

קביעת ההשפעה על ביצוע Takeoff

ביצועים של Takeoff נמדדים על ידי מספר מדדים מרכזיים: מרחק רול קרקע, מהירות מעליות (V LO), זמן האצה, וטפס על ⁇ . Winglets ומכשירים אווירודינמיקה דומים משפיעים על הפרמטרים האלה בעיקר באמצעות שינויים ב-Gartttttol של המטוס ו- מקסימום הרציף coefficient.

חידוש ב-Induced Drag

ההשפעה הישירה ביותר של כריות היא צמצום בגרור המושרה. במהלך רול הקרקע, המטוס מאיץ למהירות שבה המעלית שווה משקל.גרור חייב להיות להתגבר על ידי דחף המנוע.אם גרר מושרה הוא הוריד, יותר דחף זמין עבור האצה, צמצום מרחק רול הקרקע ואת הזמן הנדרש כדי להגיע V LO. עבור מטוס צר גוף טיפוסי, אופטימיזציה כראוי יכול לחתוך על ידי 100 מטרים עד מקסימום (256 מטרים).

המונחים: Lift-to-Drag Ratio

כנפיים משפרות את יחס המעלית-ל-דזה (L/D), במיוחד במהירויות האוויר הנמוכות האופייניות ל- Takeoff. A גבוה יותר L/D אומר שהמטוס יכול להשיג עלייה תלולה יותר עם אותו דחף.עבור שדות תעופה מוקפים מכשולים או אזורים רגישים לרעש, זה משפר גמישות מבצעית.

משקל הקופה המקסימלי (MTOW)

יכולת טיפוס מופחתת ומשפרת ניתן להמיר למגבלות MTOW גבוהות יותר.חברות תעופה רבות משתמשות בכריכים לא רק כדי לחסוך דלק, אלא להגדיל את שכר על פעילות מהירה או קצרה שדה.לדוגמה, רטרוfitting Winglets על Airbus A319 אפשרה לו לפעול מ- offo, אקוודור (מעל 2,400 מ' / 7,900 רגל) עם עלייה של 2,000 עד 3,000 ק"ג, מה שהופך את שולי עבור MTasible טיסות.

תוצאות על Takeoff Noise

גרור נמוך יותר ו- L / D גם לתרגם לדרישות כוח מופחתות של מנוע עבור ניתוק נתון.מכיוון רעש מנוע סילון הוא מאוד תואמים עם דחף, מטוסים מצוידים בכנפיים לעתים קרובות לייצר רמות רעש קהילתיות נמוכות יותר במהלך היציאה.ה-737 עם כנף מפולגת, למשל, מדגים 0.5 עד 1.0 הפחתה של 0DBA בהחלפת טביעת רגל רעש, תוך עמידה בתקנות שלב 4/5.

יישומים אמיתיים ומקריות

שינויים באגף ואגף אינם תיאורטיים – הם ראו אימוץ נרחב מעבר לצי המסחרי. להלן הם דוגמאות בולטות עם הטבות ביצועים מעצימות.

בואינג 737 Family

הבואינג 737NG הציגה כריות משולבות כאופציה בתחילת שנות ה -2000. עד 2010, כמעט כל ה-737s החדשים הועברו איתם, ותוכניות רטרופיט זכו ב-Steam.The 737-800 עם כנפיים משולבות מדגימות 4% בדלק בלוק, אבל היתרונות של ההמראה הם משמעותיים באותה מידה: ב- MTOW, אורך המסלול הנדרש ירד בכ-5% בהשוואה לעיצוב חסר הכנפיים.

איירבוס A320neo Family

כרישים של Airbus, שהוצגו על A320neo, הם גבוהים יותר ויותר אווירודינמי יותר מאשר עיצובים קודמים של הכנפיים.על ההמראה, הם מייצרים 3.5% להפחתה של 4% בשריפת דלק ושיפור פרופורציונלי בטיפוס ⁇ .הכרישים מאפשרים ל- A320letsNo לפעול משדות תעופה מאתגרים כגון לונדון ופרנצה, איטליה, שבו מהירות נמוכה וגישה תלולה של ביצועים נמוכים של כרישים של חצי-FV בלבד.

Embraer E-Jet E2

Embraer E175-E2 ו- E190-E2 כוללים עיצובים מתקדמים עם סלאטים באורך מלא ושחטטים כי לתפקד כמו טיפים מקוצצים. Embraer אופטימיזציה את כנף עבור Takeoff וטפס, השגת ירידה של 16% בגרור בהשוואה לסדרת E1 הקודמת. זה משפר ביצועים על שדות תעופה חמים בגובה גבוה כמו דנוור ומקסיקו, שבו E2 יכול לשאת יותר הגבלות משקל.

מטוסים ישנים יותר

רטרופיטנסרים זמינים עבור סוגים רבים יותר.הבואה 757-200, לדוגמה, ניתן להתאים עם כריות ממיזוג מ- Aviation Partners בואינג, וכתוצאה מכך 5% עד 7% הפחתה מרחוק. בדומה, מפעילי Airbus A340 נסוגו מכנפיים כדי לשפר את ההמראה מהמסלולים קצרים יותר.

יתרונות תפעוליים ושיקולים כלכליים

מנקודת מבט של חברת תעופה, השיפורים בביצועי ההמראה מניעים החזרים כספיים מוחשיים.

חיסכון דלק והוצאות

גרור החלפה נמוך מקטין את צריכת הדלק בשלב היציאה, אשר יכול לקחת עד 5% של דלק נסיעה הכולל על מסלולים קצר-החלל. מעל שנה, 737-800 מחזורי הפעלה 2,000 מחזורים יכול לחסוך 50,000 עד 70 אלף ליטר של דלק סילון.ה-FLT:0NASAlet מחקר FLT:1 מציין כי חיסכון מצטבר של דלק על פני כמות הצי העולמית ל מליוני טונות של CO2 נמנע מדי שנה.

Runway Utilization ו- Airport Access

מרחקי החלפה קצרים מאפשרים לחברות תעופה לשרת שדות תעופה עם תשתיות מוגבלות.לדוגמה, המסלול של נמל התעופה של לונדון הוא רק 1,500 מטר (4,900 רגל) ללא כנפיים ומכשירים מרים גבוהה, מטוסים רבים לא יכלו לפעול מ-LCY.Winglet-e 737-700s ו- A319 הפכו לסקטורים שם, המקשרים את האזור הפיננסי עם ערים אירופיות גישה זו ישירות להגביר את התוואי.

תחזוקה וסחר-הזמן

בעוד שכנפיים להפחית את עלויות הדלק, הם מוסיפים מורכבות מבנית ומשקל.העלויות ההתקנה עבור רטרוfit על טווח סילון צר גוף מ $ 500,000 ל 1.5 מיליון דולר, עם זאת, תקופות תשלום של 18 עד 36 חודשים נפוצים בשל חיסכון דלק. תחזוקת שיקולים כוללים בדיקת החזקה של הכניעה לעייפות ותיקון נזקי מכה ברק - נדיר אבל עלות הכוללת, העלות הכוללת של בעלות גבוהה היא עבור מטוסים נוחים.

אתגרים ומגבלות

שינויים בכנפיים אינם ללא תקלות. מהנדסים חייבים לאזן רווחים אווירודינמיים עם מבנים, משקל ומגבלות עלות.

משקל הפין

כל כנף מוסיפה מסה. A טיפוסי אלומיניום ממזג שוקל 50-70 ק"ג בצד. על 737-800, זה מוסיף כ-140 ק"ג למשקל הריק. בעוד ההפחתה של הגרור עולה על זה במהלך השייט, המשקל הנוסף מעט מפלסים מטפסים על הביצועים במהירויות נמוכות מאוד ליד דוכנים.עבור מבצעים מקסימליים של משקל מוגבל, המשקל הגדל מקטין את יכולת המטענים על ידי כמות קטנה - לעתים קרובות לא ניתן לחיסכון מסחרי עבור דלק מקסימלי.

המונחים:אירודינמיקה Off-Design

כנפיים ממוטבות עבור זמני הפלגה טיפוסיים וטפסים.על ההמראה, עם סדקים וסדקים, יעילותם יכולה להיות מופחתת כי מבנה מערבול שינויים.יש עיצובים אפילו ליצור עונש גור קטן בזווית גבוהה מאוד של התקפה.עם זאת, דינמיקת נוזל חישובית מודרנית (CFD) כלים מצמצם פשרות כאלה.

עלויות אישור תגמול

Certifying רטרופיטה על מסגרת אוויר קיימת דורש בדיקות טיסה נרחבות וניתוח מבני.אישורי סוג תוספת (STCs) עבור כריות יכול לעלות כמה מיליון דולר, ולכן רוב רטרופיטים להתמקד ציים בנפח גבוה כמו סדרת 737 Classic ו-NG. פחות סוגי מטוסים נפוצים לא יכולים לראות לאחר אפשרויות של שוק עקב עלויות הסמכה בלתי חוקיות.

חידושים עתידיים בעיצוב כנפיים

כאווירה מרחבית דוחפת לעבר פליטות אפס נטו, שינויים באגף יתפתחו מעבר לכנפיים קבועות.

כנפיים | Wingtips

הבואינג 777X כולל קפיצת כנפיים, ומאפשר טווח של 64.8 מ' (213 רגל) בטיסה - beneficial ליעילות אווירודינמית - תוך צמצום טביעת הרגל החונה ל-50 מ' (165 רגל) השערים.על קופה, הארכה ארוכה יותר (הגדלה) מקטין את גרגורט המושרה במיוחד, שיפור ⁇ ודלק על ידי 7% לעומת 777-300 .

Active Flow Control

טכנולוגיות כמו מטוסי סילון סינתטיים, פלזמה פועלים ומיקרו-ואנס יכולות לשנות באופן דינמי את התנהגות שכבת הגבול על הזרוע. במהלך ההמראה, מערכות פעילות יכולות לעכב הפרדה, ולאפשר כנפיים קטנות יותר עם פחות גרר לייצר אותה מעלית.

מבנה כנף משוריינים

מחקר לתוך סגסוגת בצורת-זיכרון עור גמיש שואפת ליצור כנפיים שמשנות סומב ועוותוט בטיסה. עבור Takeoff, כנף מורפיום יכול להגדיל את הסומבר למעלית מקסימלית ללא צפיות וסדקים קונבנציונליים, צמצום חלקי תנועה ומשקל.זה נשאר ניסיוני אבל מחזיק הבטחה לשיפורי שינוי צעד בביצועים מהירים נמוכים.

מסקנה

כנפיים ושינויים הקשורים באגף הפכו לכלים הכרחיים לשיפור ביצועי ההמראה.על ידי צמצום הגרור המושרה, שיפור יחסי המעלית-ל-דכע, ומאפשר משקלים גבוהים יותר מדרכי הריצה הקצרות יותר, תכונות אווירודימיות אלה תורמים ישירות ליעילות התפעולית ולבטיחות.ממנה חברות התעופה הדוגמיות המיזוגניות גם הן על מטוסי 737 ועד לכרישים מתקדמים על משפחות של איירבוס, ממש מאשרות נתונים עקביות מרחוק, ומחלפות יכולות לפלסמות יותר, אפילו לדגימות של דלק גבוהות יותר, לדגימות גבוהות יותר, ושוקלות קדימה, לדגימות גבוהות יותר, ושוקלות יותר, ושוקלות קדימה, אפילו על גבי מטוסי בקרה פיראטיות, ושוקלות יותר, ושוקלות יותר, ושוקלות יותר, ושוקלות יותר, ושוקלות יותר, ושוקלות יותר, ושוקלות יותר, הן על פני היצרנים מתקדמים על פני תעשיית הדלק, ושוקלות יותר, תוך כדי לקפלות יותר, תוך כדי לקפלות יותר, ושוקלות יותר, ושוקלות יותר, הן מסוללות גבוהות יותר, הן מתחנות מתקדמות יותר, הן מתחנות כוח-ממות את היצרנים מתקדמים יותר, הן מסוללות גבוהות יותר, ומהירות