יעילות: ההשפעה האחרונה של עיצובי Winglet על כלכלת דלק ו ביצועי מטוסים

מאז ההקדמה המסחרית שלהם באמצע שנות השמונים על הבואינג 747-400, הכנפיים הפכו לאחד הזיקוקים הארודינמיים הבולטים והיעילים ביותר בתעופה.ה זו הרחבה אנכית או זוההה באגף האגף הם יותר מאשר מבטאים סגנוניים; הם כלים מתוחכמת המשפיעים ישירות על שריפת דלק, עלייה בביצועים וגמישות תפעולית של מטוסים מודרניים מאזורים לאזורים לטווח ארוך תלויות של מטוסים חדשים, כדי להעריך כיצד יצרנים ומוצרים חיוניים יותר ויותר, או מודלים, או מודלים של ציוד מסחר, או מודלים, או מודלים שונים, ומוצרים, או תפעוליים.

הפיזיקה של Wingtip Vortices

כל כנף מייצרת מעלית על ידי יצירת הבדל לחץ בין פני השטח העליון והנמוך יותר אוויר הלחץ מתחת לאגף באופן טבעי שפך סביב קצה לאזור הלחץ התחתון לעיל, יצירת עמודה רוטטת של אוויר הידוע כ-ftip מערב. תורטex. זה מערבה יוצרת גרר מושרה, אשר מגבירה את העוצמה של ה-vortex.

כנפיים להפחית את גרר המושרה על ידי שחזור כמה מן האנרגיה שאבדה ב מערבולת.על ידי הצבת משטח אנכי בקצה, הזרוע ביעילות יש אורך ארוך יותר, אבל ללא עונשים מבניים ושערים של כנף מורחבת לחלוטין.האגף אינטראקציה עם זרם הטורטקס כדי לייצר מרכיב דחף קדימה, בעיקר "מגביר" את זרימת האוויר ולהפחית את המרכיב האופייני ל- 5.10 גרם מחקר LT-A.

הכניעה הגדולה ביותר של ה-Wirt Typologies and their Performance Trade-Offs

כנפיים

פופולרי על ידי חברת תעופה השותפים בואינג (APB) בשנות ה-90 על ה-737 Classic, הכנפיים המשולבות מכילות עקומה חלקה ומתמשכת מהאגף אל ה-fin האנכי.המעבר העדינה מקטין את ההפרעה בצומת, מה שהופך אותם יעילים בטווח רחב של מהירויות וזווית של התקפה נוספת, חברת בואינג-800, עם חיסכון משולב של 46% על פני אורך טיפוסי, עם יכולת נוספת של שיפור נמוך יותר של 1Fed, מוסיף משקל.

כרישים

Airbus פיתחה את המכשיר שלה, "Sharklet", עבור משפחת A320 Slightly גבוהה יותר מאשר עיצובים ממזגים ו רכוב לאחור, כרישים נועדו לפוצץ את האגף על ידי יצירת התפלגות מעלית רוחבית כי להפחית גרר. A320neo המשפחה עם כרישים להשיג בערך 4% צריכת דלק נמוך יותר בהשוואה A320s לפני איירבוס ללא אותם.

« « « « « «

נמצא על 787 Dreamliner ו 777X של בואינג, דחפורים מעוקלים הם למעשה סחף, ההרחבה של כנף ולא פין אנכי, כי הם להגדיל את תוחלת האפקט ללא שרביט חד, טיפים מקודדים לייצר יעילות אווירית גבוהה מאוד, צמצום גרר המושרה על ידי עד 5% לעומת ריץ ישר.

פיצול Scimitar ו- Advanced Designs

ה-Slit Smitar Winglet, עכשיו סטנדרטי על מטוסים רבים של 737NG ו-737 MAX, כולל להב עליון ו stkekekeke נמוך יותר.הגורם התחתון מקטין את הגרור המושרה על גדות מעל פני מזהמים גבוהים, בעוד הלהב העליון מנהל את ה-Vertex המקורי סחף את ה-APB טוען כי דלק של 5.6% נשרף מעל כנף נקייה, עם תוספת של 1.5% מעל עיצוב משפחתי משולב, כמו גם כן, 737 J2 מתקדם יותר.

כמות של תעשיית הדלק מרוויחה

חיסכון דלק מכנפיים להשתנות על ידי אורך המשימה, משקל, גובה השייט, ואת עיצוב כנף הבסיס.עבור טיסות קצר-האול מעל 500 מיילים ימיים, היתרונות הם צנועים כי המטוס מבלה שבריר גדולה יותר של זמן לטפס וירידה. על מגזרים ארוכים יותר עם שיוט מתמשך, גרגרים מושרה, וכנפיים לספק תועלת מקסימלית של דלק בדרך כלל נופל בטווח 36% עבור שילוב מתאים עיצובים מתקדמים 78% על גבי כנפיים מתקדמות.

בנוסף, הכנפיים משפרות טווח אוויר ספציפי (SAR) על ידי כ-0.5-1.0% עד לאחוז של הפחתה בגרורה.עבור חברת תעופה המפעילה צי של 100 מטוסים צרי גוף טסים 3,000 שעות בשנה בכל שנה, שיפור של 5% בדלק במחירי הדלק הנוכחי (כ-2.50 דולר לגלון) מתורגם לחיסכון שנתי של יותר מ- 2 מיליון דולר לכל מטוס.

ביצועים רחבים יותר ומבצע סינרגיות

הגדלת Payload ו- Range

הפחתת הגרור המושרה והפצה של המעלית משופרת מאפשרת למטוס לטפס מהר יותר לגובה השייט אופטימלי, חיסכון דלק בשלב הטיפוס. Winglets גם מאפשר משקלי השתלטות גבוהים יותר ללא עונשי ביצועים.לדוגמה, מטוס 737-800 עם כנפיים ממותג יכול לשאת 3,000 פאונד נוספים של מטען או דלק ביום חם בדנבר, הרחבת השוק.

עלייה חדה וניווט יעילות

מכיוון שכנפיים להפחית את הגרור, המטוס יכול להחזיק מספר גבוה יותר של סיפונה של מאך באותו דחף, או להיפך, לטוס באותו מאך בדחף מופחת, הורדת צריכת דלק מסוימת.עלייה בקצב של 3–5% בממוצע, צמצום זמן להפלגה והורדת עלויות תחזוקה של מנועים.הכוח הטורטקס מופחת גם חלקה את קצב ההתעוררות מאחורי המטוס, ובכך להפחית את הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת העודף למטוסים לטיסה.

יתרונות ונפיחות

כנפיים לחות את הניכות באגף, במיוחד בתנאים גרוקיים.זה משפר את איכות הנסיעה עבור נוסעים ומפחית עומסי עייפות מבניים.על מטוסים סחף, כריות יכולות גם לעזור להפחית נטיות רול, המאפשר לייצבים קטנים יותר על עיצובים מסוימים.היציבות הנוספת מועילה במיוחד במהלך עצירות ונחיתות, שבו אתגרים סימטריים וחתכים לשלוט הטייסים.

יתרונות סביבתיים ושיקום

חיסכון דלק ישירות מתורגם לפליטת פחמן דו חמצני נמוך יותר.הפחתה של 5% של דלק עבור A320neo מעופף 3,000 שעות מדי שנה חתכה כ 600 טון מטרי של CO2 בשנה. Winglets גם להפחית את חד תחמוצת החנקן (NOx) כי המנועים פועלים בטמפרטורות נמוכות יותר ולחצים.חברות תעופה רבות משתמשות רטרופיט כדי לעמוד ב-FLT:0bon Off Reduction ו-Reductioneme עבור מטרות התעופה הבינלאומי (S) ללא יכולת הקרבהת 1 (R) ללא יכולת הקרבה-1.

כנפיים ברחבי פלטפורמות מטוסים שונות

בואינג 737 Family

דגמי 737 Classic ו- Next Generation היו הפלטפורמות המוזנחות ביותר.הדל המשולב (APB) מקטין את צריכת הדלק ב-35% ומרחיב את טווח ה- 150-200 מייל ימיים.ה-Slitmitar מוסיף שיפור נוסף 1–2% ב-NG.The737 MAX AT Winglet הוא חלק בלתי נפרד מהיעילות של המטוס ב-14% מעל ל-NG, ומשלב מתקדם עם גיאומטריה שעוצבה מחדש ליחס מתקדם יותר גבוה יותר.

איירבוס A320 Family

Airbus אינה מציעה תוכנית רטרופיטלט עבור A320s קלאסי; במקום זאת, הכריש הוצג כסטנדרט על יחידות A320neo (2016). A320ceo מוקדם יותר ניתן יהיה מצויד עם הכנפיים המשולבות של APB (המוכר כ"שותפים ל- Airbus"A320neo") אבל מפעילים רבים מצאו את המקרה הכלכלי שולי מאז הוצעו על ידי פיתוח חדש A320o כמו גם מטוס A321-LR תחת חסות גבוהה יותר.

מטוסים עסקיים ומטוסים אזוריים

מפרץ הזרם, בומברדייה, ואמבראר כל הכנפיים המשולבות.ה-G650 של המפרץ הזרם ו- G700 משתמשים ב-"Doued Wingtips" אשר מתמזגים לתוך כנפי Sheer, השגת השייט של מאך 0.925.E-Jet E-Jet E2 משתמש באגף "Double" ייחודי שמשלב טיפ עליון שנסחף עם אלמנט אנכי נמוך יותר, המאפשר ל-E2 עד 2,600 ק"ל-Jeff) ל-R.

שילוב OEM Refit Versus

חברת התעופה מתמודדת עם בחירה בין רטרופיטינג מטוסים קיימים או רכישת מסגרות אוויר חדשות עם כריות משולבות. רטרוfits בדרך כלל עולה 1-2 מיליון דולר לכלי טיס וכוללת שבועיים של תקופת ההשתכרות, כאמור, היא בדרך כלל שנתיים עד שלוש שנים עבור צרי זיהום גבוה בדרך כלל עלות של 1–2 מיליון דולר לכלי המטוס, אך רטרופיטורים מוסיפים משקל (500-800 פאונד לחוזקות מבניות ולאגף), אשר ממין, באופן חלקי, עם זאת, יש צורך בספירתיקים גבוהים יותר, עם זאת, כדי לקבל ספירת מטוסים.

יצרן ציוד מקורי (OEM) מצורף מבניות מההתחלה, חוסכת משקל וצמצום מורכבות ההתקנה.הם גם מאפשרים לאגף להיות מתוכנן עם יחס היבט גבוה יותר, אשר יהיה לא מעשי ל רטרופיט.לדוגמה, הזרוע של A350 משתמשת "Sharklet" כי הוא מעוצב כחלק מהשרשרת, לא מטשטש על זה מסביר את ההבדל מדוע OEM-מכווצב יכול להשיג חיסכון דומה של 46%-8% לעומת 46% של דלק.

ארכיון תגיות: Adaptive and Morphing Winglets

המחקר הנוכחי מתמקד בכנפיים שיכולים לשנות צורה או לפרוס משטחים של שליטה כדי להתאים את הביצועים על פני המעטפה הטיסה.פרויקט מתקדם של נאס"א בתחום הטכנולוגיה של חברת התעופה האווירית של נאס"א בחן כנפיים קבועות עם שבילים אדפטיים ופאנלים שיכולים להתאים את זווית הראייה שלהם. A כנף שטומטחה במהלך השייט (הפחתת) ו Cants upward במהלך מטפס (מעלה) עלולה לפתוח חיסכון נוסף 2-3%.

מורטינג שמיכות, באמצעות סגסוגת בצורת-זיכרון או ממריצים חכמים, הם בשלבים אב-טיפוס.אלה יאפשרו כנף אחת להתנהג כמו עיצוב ממוזג במהירות נמוכה וטיפ מעוקל במהירות גבוהה. אתגרים כוללים משקל, אמינות, וההסמכה של מבנים נעים באזור האגף הקריטי.תוכנית האירופית נקייה 2 הוכיחה ירידה של 20% בגרורה עם כנף פעילה עם כל מערכות הפעלה של סטרטג.

גבול נוסף הוא (FLT:0)laminar זרימה שליטה על זרימת הדם:1 [Winglets כי לשמור על זרימת אוויר לחר מעל פני השטח שלהם (באמצעות שבץ או מיקרו-מתאים) יכול לכווץ את שכבת הגבול הסוערת ולהקטין את החיכוך בשילוב עם מקרבים מתקדמים, כריכים כאלה עשויים לשקול שליש פחות מאשר עיצובי מתכת נוכחיים תוך שיפור יעילות אווירית על ידי 1–2% נוספים.

שיקולים כלכליים ומבצעיים להחלטות צי

כאשר בוחנים שדרוגים של האגף, חברות התעופה חייבות לחסוך בעלויות הון, להתקין את זמן ההתקנה, משקל ותחזוקה.FLT:0IATA הנחיות FLT:1 ממליץ על העלות הכוללת של ניתוח בעלות על פני תקופה של 10 שנים.עבור צריף עתיר גבוה, רטרוf מושתר להשיג חיסכון של 4% ב .50 / גאלה מניבה 250,000 $ לשנה בחיסכון נמוך, לאחר חיסכון של 3.

חברות ההקלות דורשות יותר ויותר מטוסים מצוידות בכניעה כי הם שומרים על ערך השגרה טוב יותר. A 737-800 ללא כנפיים עלולות לעמוד בפני שווי שוק נמוך של 10-15% מדוגמה מצוידת בכניעה, מה שהופך את רטרוfit להשקעות חכמות אפילו עבור מטוסים חדשים לייצור, העלות המצטברת של יצרניות OEM (בדרך כלל במחיר הרכישה) הוא משופץ בתוך השנה הראשונה של פעולות.

מגבלות תפעוליות – כגון פינוי שער בשדות תעופה אזוריים – יש לשקול גם מטוסים כמו 777-300ER עם כנף מכוננת דורשות פינוי כנף של 64.9 מטר; שדות תעופה עם 65 מטר שער ספיגה הם הדוקים. עם זאת, מרכזי תעופה מודרניים אימצו באופן נרחב 70 מטר או רוחב שער גדול יותר, תוך התאמה אפילו כנפיים של 71.8 מטר.

מסקנה

עיצובי Winglet התפתחו מטיפים פשוטים שהפכו למכשירים אווירודינמיים מאוד המספקים שיפורים משמעותיים ביעילות דלק, ביצועים והשפעה סביבתית.אם רטרוfitting 737 Classic עם כנפיים משולבות או תכנון 787 חדש עם טיפים מכוערים, היתרונות ברורים: עלויות דלק נמוכות יותר, טווח גבוה יותר, ולהפחית את פליטות.