Modern ticari havayolu şirketleri, güvenlik ve konfor sağlamak için yakıt verimliliği sağlamak için tasarlanmıştır. Uçak tasarımındaki önemli yeniliklerden biri kanatçıların kullanımıdır - Kanatların kanatlarının ipuçlarına göre hassas geometrik olarak tertemizlemelere bağlıdır. Son araştırma, bu kanatların geometrisinin işletme maliyetlerini ve çevresel etkilerini azaltmanın önemli olduğunu araştırıyor.

Kanattip Vortices ve Indük Drag

Kanat geometrisinin yakıt ekonomisini nasıl etkilediğini anlamak için, bir tane önce aerodinamik fenomen kanatlarını azaltmak için tasarlanmıştır: kanat uçları ve arka plan, daha düşük yüzeyde hava basıncı, aslında üst yüzeyinin altından daha yüksek, çünkü kanat uçları oluşturmak için havadan daha yüksek.

Enerji, bu vortices'i oluşturmak ve sürdürmekte kaybedilen enerji, kanat uçlarına ve oranına bağlı olarak ortaya çıkıyor:0) Kanatlar daha uzun, daha dar kanatlar daha zayıf bir şekilde azalır.

Kanat uçlarında dikey veya açılı bir yüzey koyarak, kanatlar vortex'i kırar, daha büyük bir hava hacmine kadar enerjisini yayarlar ve onu zayıflatır.Suçta ayrıca kendi küçük asansör bileşeni (bir yan güç), her uçak için de optimize edilmelidir.

Kanatlet Tasarımının Evrimi: Whitcomb'dan Modern Scimitars

Kanatlıların kavramı 1970'lere geri döndü, NASA mühendisi Richard Whitcomb rüzgardan uzaklaştırılmış testler, küçük, dikkatlice kanat uçlarında dikey yüzeylerin yüzde 5-7 oranında daha fazla kazanabileceğini kanıtladı. Erken uygulamalar basit, dikey fin-tunnel testleri gelişmişti, tasarımcılar bu eğriliği öğrendiler, yarıçapları ve çoklu-bölge yapılandırmaları daha da büyük kazanımlar sağlayabilirdi.

Boeing 1980'lerde 747-400'de harmanlanmış kanatlar tanıttı, Boeing 737 MAX'in uzun bir çizgisi tarafından takip edildi.Alan her çeşit yakıt tasarrufunda yüzde 100 oranındaki her bir değişkeni ortaya çıkardı.

Kanatlı Geometrik Parametrelerin Anahtar Geometrik Parametreleri

Bir kanatlet geometrisi, birkaç ilgili parametre tarafından tanımlanabilir. Herhangi bir şeyde küçük değişiklikler, indüklenen sürükleme, tezgah özelliklerini derinden etkileyebilir ve tasarım performansından uzak durmaktadır.

Cant Angle

Ayaklanma, dikey eksenden uzak kanatların eğimidir. Tipik değerler 0° (vertical) yaklaşık 30° dışsal olarak. Daha yüksek bir açı, bir itme benzeri etki üretebilen yan kuvvet bileşenini artırır, ancak aynı zamanda eğimli bir açı da kanat ipucunda artış gösterir.

Yükseklik ve Span Extension

Bir kanatçının yüksekliği, kanatların aerodinamik süresini etkili bir şekilde genişletir. Taller kanatlar daha büyük etkili bir yön oranını üretir, indüklenmiş sürüklenme daha fazla. Ancak, yüksek ağırlık ekliyor ve parasitic drag. For süpürücü yükseklik genellikle havaalanı izni ve yapısal entegrasyon ile sınırlıdır. Boeing 737 MAX, bölünmüş scimitar kanatlar etkili bir yere 8 ayak ekliyor.

Sweep Angle

Sweeping the kanatlet back, yüksek hızlarda hava akışını kontrol etmeye yardımcı olur ve şok formasyonları geciktirir. Modern kanatlar tipik olarak 30° ve 50° arasında süpürülebilir. Sweep ayrıca yayılabilir asansör dağıtımını etkiler; uygun süpürücük erkenden durgunluğa eğilimi azaltır.

Taper Oran ve Planform Şekil

Kanatlar genellikle ağırlık ve yerel sürüklenmeyi ipucuna işaret etmek için kökden yapıştırılır. Taper oranı (tip chord / kök chord) genellikle 0.2 ve 0,5 arasındadır. Bazı tasarımları bir eğri veya “scimitar” şekli, yol kenarındaki kenarın yaklaştığı yerde, bu şekilde bağlı bir akış geniş bir saldırı açısına bağlı olarak eklenmiş bir akışa yardımcı olur.

Radius

Kanat ve kanat arasındaki geçiş eğrisi - 737 Classic ve 757 gibi - küçük bir geçiş için kritik bir karışım (A320ceo’ya benzeyen) keskin bir bağlantıya sahip güçlü yerel baskı gradyanları azaltır.

Split Yapıları

Bazı modern kanatlar hem yukarı hem de aşağı bir elementi içerir - bir bölme yapılandırması. aşağı element (veya “tipli yelken”) aşağıdakilerden gelen vortexleri ele alır, üst kısım ele alır. avantaj, iki yüzeyin farklı uçuş koşulları için optimize edilebilir ve toplam yükseklik tek bir uzun kanatla karşılaştırılabilir, ovuşturma zemin tespiti.

Hizmette Türlü Kanatlet Geometrileri

Ticari havayolu şirketleri bugün çeşitli kanat geometrileri kullanıyor, her biri belirli bir uçak platformuna özel olarak tasarlanmış. Aşağıdakiler aerodinamik özellikleri ile birlikte en yaygın tiplerdir.

Ölmüş Kanatlar

Boeing tarafından Havacılık Ortakları ile işbirliği içinde tanıtılmış, 737-700 /800 /900 ve 757-200 ile bağlantı kurmak ve 747-400 yakıt tasarrufu aralığının% 3-5'den fazla olması nedeniyle belirgin bir şekilde uzun süre boyunca artacaktır.

Köpekbalıkları (Airbus)

Airbus'ın Sharklets, A320neo ailesi ve A320ceo'ya geri dönüşümlü olarak tanıtıldı, tipik bir karışımlı kanatlardan daha keskin bir şekilde temizleniyor. 45°'den önemli bir süpürücüküre sahipler ve uçuş testleri, yakıtları uzun menzilli uçuşlarda yaklaşık% 4'e düşürüyorlar. Ayrıca, daha yüksek havalimanlarında performansı artırmak için daha güçlü bir şekilde yüksek havalimanları artırıyorlar.

Split Scimitar Winglet (Boeing 737 MAX)

Belki de en gelişmiş üretim kanatçısı, bölünmüş scimitar tasarımı, daha küçük bir ayaklı elementle geleneksel bir yukarı doğru bir şekilde bir araya getirir.Üst düzey elementin 737 MAX'si var, bu kanatçı önceki nesilde% 14'e katkıda bulunur (daha uzun bir motor ve aerodinamik değişikliklerle birlikte).

Türlü Teller

Kanat uç çitleri düz, kanat uçlarında monte edilmiş dikey paneller genellikle küçük bir endofar ile yaygındır. A320 ve A340'ın önceki versiyonlarında yaygınlaşmışlardır. daha basit ve hafif, karıştırıcı kanatlar, çitler daha az verimlidir, çünkü daha az asansöre maruz kalır ve daha yüksek müdahaleye sahiptir. Yakıt tasarrufları yeni teslimatlar için Sharkletse yükseltilir.

Yakıt Ekonomisi İyileştirmeleri: Araştırma ve Gerçek Dünya Data

Birçok çalışma ve havayolu raporları, kardinal geometrinin yakıt ekonomisine etkisini ölçtü. A NASA tarafından finanse edilen bir çalışma yüksek sadakatli çalışma, yüksek çözünürlükte ve temsilci bir taşıma uçağı için süpürülebilir bir yük azaltımı, yolcunun yüklediği % 5-6 oranında, kilo ve kesme cezaları için hesaplandığında % 3-4'lik bir yakıt azaltımı elde edebilir.

Airbus, A320neo'daki Sharkletlerin yılda yüzde 4 oranında yakıt yakmasını bildiriyor.A320ceo kanatsız bir A320-nautical- mil uçuşunda, bu yaklaşık 500-600 kg yakıt tasarrufuna eşit.

Boeing'in bölünmüş scimitar kanatlet, 737 MAX'nin gelişmiş motoru ve aerodinamik rafinerileri ile birlikte, 737 Next Generation'den daha düşük yakıt yakmasını sağladı.Bu gelişmenin yaklaşık% 50'si, Güneybatı gibi havayolu şirketleri tarafından yapılan bağımsız çalışmalar, 737-800'lerde nüfutajlar geri dönüşlerinin %14'ünü elde etti.

Yakıt tasarruflarının tüm uçuş segmentlerinde sabit olmadığını belirtmek önemlidir. Kanatlar tırmanma ve düşük seviyeli yolculuk sırasında en büyük fayda sağlıyor, sürüklenen toplam sürüklenme oranı yüksek hızlı yolculukta veya güçlü kuyruklar altında, fayda azalır.Bu nedenle, havayolu şirketleri birçok taksitle ve tırmanmalar daha yüksek orantılı kazanımlara bakıyor.

Ticaret: Kilo, Yapısal Yükler ve Maliyet

Açık aerodinamik faydalarına rağmen, kanat geometrisi ağırlık ve yapısal cezalara karşı dikkatli bir şekilde dengelenmelidir. Daha uzun bir kanat, sadece 2'nin net yakıt tasarrufu sağlarken, daha hafif, optimize edilmiş bir tasarım % 4'ü elde edebilir.

Karmaşık üretim maliyeti, sıkı geometrik toleranslarla eğrilikler daha basit tasarımlardan daha yüksektir. Kompozit malzemeler genellikle kilo vermek için kullanılır, ancak pahalı kalıplar ve bağlantı süreçleri gerektirir. Retrofit kitleri 500 $,000 $ 1 milyon dolara mal olabilir ve havayolu şirketleri birkaç yıl boyunca yatırımın yeniden kullanılması gerekir.

Ayrıca, kanatlar uçak kullanım özelliklerini etkiler, özellikle de haçlarda ve tezgah kurtarma sırasında. Tasarımcılar kanatçı geometrisinin dış tasarım koşullarında veya artış göstermelerini sağlamalı.In Extensive uçuş testleri ve sertifikasyon gereklidir, gelişim maliyetlerine ek olarak.

Future: Active ve Morphing Winglets

Araştırma, geometrilerini farklı aşamalarda en üst düzeye çıkarmak için uçuşta ayarlayabilecek “aktif” kanatlar geliştirmek için devam ediyor. Konseptler değişken kanal, teleoskopik yükseklik veya hatta jofing yüzeyleri eğriliği değiştiren yüzeylere sahip olabilir.Bu tür tasarımlar tırmanma, seyir ve iniş sırasında yakıt ekonomisini daha iyi bir% 1-2 oranında artırabilir.

Başka bir yükselen alan, kanatçı geometrisinin dinamik ve gerçek zamanlı koşullara uygun hale geldiği bir geleceğe sahip kanatçıkların entegrasyonudur.

Mevcut filolar için, trend, bir sonraki nesil yedekleri gelene kadar eski uçakta gelişmiş kanatcıklar geri doğru ilerliyor. 737NG için bölünmüş scimitar retrofit programının başarısı, kanat geometrisinde hala artmakta olan gelişmeler için yer olduğunu gösteriyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Kanatlı kanat geometrisi, ticari havayolu şirketlerinin aerodinamiklerini geliştirmek için önemli bir rol oynamaktadır. 1980'lerin basit dikey çitlerinden bugün sofistike bölme tasarımlarına kadar, mühendisler sürekli olarak daha hafif, karmaşık şekillere, daha verimli hale getirmek için karmaşık ve daha iyi hale getirirler. Araştırma, optimize edilmiş kanatçıların yakıtların % 3-5 oranında yakılmasını sağlar, modern hava kirliliğini ve daha düşük karbon emisyonlarını takdir eder.

Daha fazla okuma için, NASA'nın kanatçı gelişiminin tarihsel bakışını görmek, Boeing'in 737 MAX kanatlet'in açıklaması ve Airbus'ın Sharklet performansına ilişkin teknik makalesi.