Является ли дизайн законцовки крыла зрелым?

Законцовки крыла-уникальная часть самолета в том, что у них действительно есть одна работа; минимизируйте сопротивление. Их дизайн легко увидеть, и они являются довольно недавним дополнением к транспортным самолетам. Продолжают развиваться разработки в области изучения аэродинамики, при этом современные вычислительные мощности и методы позволяют гораздо лучше моделировать модели потоков для оценки конструкций и улучшения материалов, позволяющих строить более сложные конструкции.

Ключ в том, что крылышко должно быть правильно спроектировано. По мере того как конструкции крыла меняются, поток над Крыльями меняется, и изобретаются новые конструкции крыла.

Поскольку это сильно зависит от конкретного применения, более уместно посмотреть на эволюцию конструкций на разных самолетах. Выбранная конструкция зависит от технологии, имеющейся на тот момент, как для оценки конструкции, так и для ее построения, конструкции крыла, предполагаемого использования самолета и предыдущего опыта производителя.

737-это старый дизайн, который развивался с течением времени: Оригинал / классика: нет, NG: winglet, P-8: Racked tip, MAX: split scimitar

A330-это довольно новый дизайн: текущий: малый winglet, neo: winglet

747 также развился в течение долгого времени, и последняя версия разделяет технологию с 787: Оригинал: нет, -400: маленький крылышко, -8: сгреб наконечник

A320 также развивался с течением времени: Оригинал: нет, текущий: tip fence, neo: winglet

А380 новый дизайн: загородка подсказки

A350 новая конструкция: winglet

787 новый дизайн: сгребенный наконечник

777-это довольно новый дизайн: Basic: none, — 200LR и-300ER: сгребал советы

Вы заметите тенденцию от небольших конструкций к более крупным. Однако на более крупном самолете вес большого крыла и нагрузки, которые он производит, могут стать слишком большими. Новые проекты как 777, A380, 787, и 747-8 все используют или сгребенные наконечники или маленькие крылышки.

Что касается других частей самолета, двигатели меняются больше, чем вы думаете. Реактивные двигатели на ранних реактивных транспортах сильно отличаются от современных высокообходных турбовентиляторов. Двигатели GEnx на 787 и 747-8 имеют шевроны сзади, чтобы уменьшить шум. Все, что вы видите снаружи, это гондола, которая минимизирует сопротивление; большинство изменений происходит внутри. Кроме того, если вы внимательно посмотрите на фронт, лопасти вентилятора на новых двигателях имеют кривые в них вместо того, чтобы иметь прямые края.

Большинство других частей самолета имеют более сложные задания, не в первую очередь внешние. Фюзеляж должен быть эффективным при переноске вещей внутри, но и держать сопротивление низким. Если вы посмотрите внимательно, вы заметите, что новые самолеты, такие как 787 и A350, имеют много общего с предыдущими фюзеляжами, но они также имеют другую форму. Более трудно увидеть другие радикальные изменения как польза смесей вместо традиционного алюминия, электрических систем вместо воздуха гидровлических или кровотечения, мухы проводом, etc.

Поверхности управления должны обеспечивать достаточный контроль при минимизации сопротивления. Размер и форма также изменились в течение долгого времени, хотя общий дизайн остался.

Я не авиационный инженер, поэтому этот ответ может содержать ошибки.

Дизайн самолета в значительной степени является дизайном крыла. Тот факт, что конструкции законцовки крыла меняются только из-за того, что дизайн крыла меняется с каждым типом самолета.

Дизайн фюзеляжа зрелый в том смысле, что круговой лучше, чем квадратный. Дизайн двигателя является зрелым в том смысле, что двигатели взаимозаменяемы; пока у вас есть правильные жесткие точки на крыле для топлива, стравливаемого воздуха и т. д., не имеет значения, хотите ли вы установить турбовентилятор Wilbur 400 или турбовентилятор Orville 602N.

Но крыло является неотъемлемой частью самолета. Для каждого авиалайнера вы проектируете, вы проектируете крыло, чтобы пойти с ним. Центр тяжести, центр давления, критический mach, все эти вещи и многое другое учитываются, и каждый из них отличается для каждого самолета, поэтому их нужно решать по-разному. Тот факт, что законцовки крыла отличаются от модели к модели, означает только то, что крылья отличаются от модели к модели.

Это действительно не имеет большого значения.

Посмотрите на птиц:они используют два разных дизайна крыла. Я думаю, мы оба согласимся, что эти проекты созрели после миллионов лет эволюции. И все же есть две отличительные формы кончика крыла: один-«пальчатый» кончик крыла с большими, распростертыми перьями, и один-заостренный наконечник, который вы найдете от чаек до альбатросов, а также у ласточек. Почему нет одного зрелого замысла?

Это связано с окружающей средой, в которой они используются. Морские птицы и ласточки летают в свободной среде с устойчивым ветром и должны оставаться в воздухе в течение более длительного времени. Все другие птицы, также обитатели озера, такие как пеликаны, должны справляться с деревьями, препятствующими прямой траектории полета и порывами с холмов или этих деревьев. Им нужно быстро маневрировать и справляться с порывистым ветром. Этому способствует уменьшенный размах и возможность складывать внешнее крыло или выдувать его веером. Отсюда и кончик крыла.

Для большинства самолетов решение seabird должно работать лучше всего. Но иногда окружающая среда добавляет новые требования, как ограничения пролета в классах конкуренции планеров. Тогда имеет смысл добавить крылышко.

Еще одним» ограничением » является высокая стоимость разработки нового крыла, не говоря уже об оснастке и сертификации. Тогда это помогает добавить крылышко, таким образом, внешнее крыло может способствовать большему подъему, если масса самолета увеличена, простираясь вне возможностей оригинального крыла. Но это приведет к непропорциональному увеличению изгибающих моментов крыла, поэтому общее преимущество невелико. Для производительности всегда будет лучше спроектировать новое крыло с прямым концом крыла.

Если вы видите все виды причудливых крылышек на современных авиалайнерах, это больше связано с маркетингом, чем с аэродинамикой. В конце концов, ни у одной птицы нет крылышек. Ни одного.

Но теперь представьте себе доску Airbus (полную счетчиков и юристов, и лишенную аэродинамиков) после того, как Boeing раздул свое новое крыло: немедленная реакция: нам тоже нужно это чудо-устройство! Но это должно выглядеть по-другому! К сожалению, это привело к квазирелигиозному следованию культа крылышек, где крылышки сделаны, чтобы быть лекарством всех аэродинамических проблем.

Теперь можно утверждать, что природа никогда не приходила, чтобы попробовать модификацию крылышка. Не более чем за 100 миллионов лет, не в одной из нескольких самостоятельных разработок крыльев (птеродактили, насекомые, птицы и летучие мыши. Вы даже можете добавить рыбу в этот список, их ласты имеют аналогичную функцию). Это может быть, но теперь вопрос сводится к бритве Оккама: что более вероятно?

• Природа никогда не развивала крылышки, несмотря на их преимущества? И, пожалуйста,не называйте упругой деформацией кончиков перьев крылышек. Это просто глупо.
• Или NASA и Boeing marketing раздули устройство, которое улучшает аэродинамику в некоторых условиях, но не так хорошо, как расширение прямого крыла, если условия позволяют это расширение?

Судить сами.