Когда Boeing 767 впервые появился с этими странными «рожками» на концах крыльев в 1988-м, многие недоумевали: «Что за ерунда? Зачем уродовать красивый самолет?» Сейчас практически все пассажирские борта летают с такими штуковинами. А вот истребители по-прежнему с ровными крыльями. Почему так?

Дело оказалось в банальных деньгах и физике. И история эта интереснее, чем кажется на первый взгляд.

Считаем копейки в небесах

Знаете, сколько жрет топлива один Boeing 777 за год? Долларов на 15-20 миллионов. А теперь представьте - у «Аэрофлота» таких машин больше двадцати. У Emirates - под сотню. Понятно, что авиакомпании готовы на что угодно ради экономии хотя бы пары процентов.

Пробовали всё подряд. Делали самолеты из углепластика вместо алюминия - выиграли процента три по топливу, но потратили кучу денег. Ставили новенькие двигатели - да, эффект есть, но стоят они как половина самолета.

А тут какой-то чудак из NASA предложил просто загнуть кончики крыльев кверху. Смеялись над ним, пока не посчитали: дает экономию процентов пять при копеечных затратах на доработку. Тут уже никто не смеялся.

Шарль Шампион, который в Airbus главным конструктором работал, что двадцать лет новые двигатели разрабатывали, а эти изгибы на крыльях почти такой же результат дали за полгода.

Торнадо на кончике крыла

Чтобы понять, как эти штуки работают, нужно разобраться с воздушными потоками. Когда самолет летит, под крылом давление больше, чем сверху - собственно, поэтому он и не падает. А вот на самом кончике крыла эти потоки встречаются и начинают крутиться в здоровенный вихрь.

Видели когда-нибудь след от винтов вертолета на воде? Вот примерно такая же штука тянется за каждым самолетом, только невидимая. Эти вихри - прямо как пылесос наоборот, высасывают энергию из двигателей.

Винглеты (так эти загибы называются) работают просто: когда воздух пытается закрутиться в привычный вихрь, он упирается в вертикальную поверхность и теряет силу. Получается, что двигателям не нужно преодолевать лишнее сопротивление.

Забавно, но идею подсмотрели не у птиц, как многие думают, а у яхтсменов. У парусных лодок на киле такие же штуки стоят. Ричард Уиткомб из NASA случайно увидел регату и подумал:

«А что если то же самое на крыло приспособить?»

Что дает на практике

Boeing утверждает, что их 737 MAX с винглетами экономит 220 тонн керосина в год. Это примерно как новая Tesla по деньгам - каждый год на каждом самолете. У крупной авиакомпании сотня бортов - считайте сами, какая экономия получается.

А еще приятный бонус для экологов: каждый самолет с винглетами выбрасывает на 150-200 тонн углекислоты меньше за год. Учитывая, что пассажирских самолетов по миру больше 25 тысяч летает, цифры получаются внушительные.

Airbus со своими «шарклетами» (у них своё название) еще круче результаты показывает. A350 на 450 километров дальше летит с тем же баком топлива.

А военные что, дураки?

Логичный вопрос: если винглеты такие классные, почему F-22 или F-35 без них летают? Может, американцы экономить не умеют?

Нет, просто у военных другие приоритеты:

• Во-первых, маневренность. Эти загибы на крыльях работают как длинные рычаги - попробуйте быстро помахать длинной палкой. Вот и истребитель с винглетами поворачивается медленнее. А когда тебя ракета догоняет, каждая доля секунды на вес золота. Джеймс Коллинз, полковник американских ВВС, как-то объяснял:

  «Винглет превращает крыло в длинный рычаг. Для пассажирского самолета, который 90% времени летит по прямой, это не проблема. А истребителю нужно крутиться как ужу на сковородке».

• Во-вторых, стелс. Современные военные самолеты делают незаметными для радаров. А винглеты - это дополнительные поверхности, которые отражают радиоволны. F-35 потратили миллиарды на то, чтобы сделать его невидимкой, а тут какие-то рожки на крыльях всё портят.

• В-третьих, живучесть. В бою каждая торчащая деталь - лишняя мишень. Винглет подстрелили - и всё, аэродинамика нарушена. Военные любят простые и надежные решения.

От простых загибов до высоких технологий

Сейчас винглеты - это не просто загнутая пластина. Boeing делает «серповидные» винглеты, изогнутые как турецкая сабля. Airbus - «шарклеты», похожие на плавник акулы, высотой больше двух метров.

Последняя фишка - Split Scimitar от Boeing. Это винглет с разрезом посередине, который создает дополнительные мини-вихри. Эти малыши разрушают основной большой вихрь еще эффективнее.

Инженеры уже работают над адаптивными винглетами, которые будут менять форму прямо в полете. NASA тестирует крылья, способные подстраиваться под разные режимы - взлет, крейсерский полет, посадка.

Маленькая деталь, большие перемены

Получается забавно: военные тратят миллиарды на суперсложные технологии, а гражданская авиация решила главную проблему простым изгибом куска металла. Иногда гениальные решения лежат на поверхности - нужно только до них додуматься.

Конечно, для истребителей винглеты не подходят - у них свои задачи. А вот для нас, пассажиров, эти невзрачные «рожки» на крыльях работают каждый день. Делают билеты дешевле, воздух чище, полеты длиннее.

В следующий раз, когда будете лететь куда-нибудь, посмотрите в иллюминатор на кончик крыла. Эта небольшая загогулина экономит деньги вашей авиакомпании и заботится о планете. Неплохо для такой простой штуковины, правда? Поделитесь своим мнением в комментариях!

Источник: Авиаобзор | Артём Гилямов

Двигатель GE9X - это громадина диаметром больше метро-тоннеля, которая весит как два автомобиля и развивает тягу космической ракеты. Казалось бы - куда дальше совершенствовать такого монстра? Оказывается, инженеры General Electric думали иначе.

За несколько лет они взяли и переделали этот революционный двигатель. Не косметически подкрутили винтики, а буквально разобрали по болтикам и собрали заново. Зачем затевать такую кардинальную переработку? Дело в том, что первая версия GE9X-2B67B, при всех своих достоинствах, все еще оставалась компромиссом между мощностью и экономичностью.

Новая модификация этот компромисс убила. И вот как им это удалось.

Охлаждение как у космического корабля

Знаете, в чем главная проблема авиадвигателей? Они работают в экстремальных условиях - температуры как в доменной печи, а крутиться должны десятки тысяч раз в минуту. Малейший перегрев - и лопатка турбины превращается в кусок металлолома за 200 тысяч долларов.

В старом GE9X-2B67B инженеры проделали в турбинных лопатках 47 микроканалов для охлаждения. Работало неплохо, но хотелось лучше. В новой версии этих каналов стало 61, причем расположены они совершенно по-другому.

Представьте кровеносную систему - вместо прямых артерий сделали целую сеть капилляров. Температура в камере сгорания упала на 85 градусов при той же тяге. Не звучит как прорыв? А вот главный инженер проекта рассказывал на конференции в Сиэтле: каждые десять градусов экономии дают лопатке дополнительные 500 часов жизни.

Переводим на язык денег: экономия 2,3 миллиона долларов за весь срок службы двигателя. Неплохо для кучки дырочек размером с волос, правда?

Керамика - безумие или гениальность?

А вот тут началось совсем интересное. Помните первые керамические ножи? Острые как бритва, но уронишь - и привет. С авиационной керамикой история другая.

В исходном двигателе керамические композиты использовали только в неподвижных частях - там, где особо не трясет. Рабочие лопатки делали по старинке, из специальных сталей. Логично - зачем рисковать?

Но парни из исследовательского центра GE в Цинциннати решили. Была разработана керамика третьего поколения, которая могла выдерживать температуру до 1650 градусов - это на 170 градусов больше, чем металл. И не смотря все это, на 340 килограммов меньше.

Звучит фантастически, но проверили на практике - работает. Один механик из Lufthansa рассказывал:

Такие лопатки становятся только крепче от постоянных нагревов-охлаждений. Выдерживают в три раза больше циклов, чем стальные. Для авиакомпаний, совершающих много коротких рейсов, это золотое дно.

Лопасти-трансформеры

Самое красивое нововведение касается гигантского вентилятора. У старой версии лопасти были одинаковые по всей длине - классика жанра. Новые сделали переменными.

У корня - одна форма, в середине - другая, на конце - третья. Каждый участок заточен под свою задачу. Корень качает максимум воздуха, середина борется с шумом, кончик режет воздух без завихрений.

КПД подскочил с 91,3% до 93,7%. На первый взгляд - мелочь. На деле - экономия почти тонны топлива на рейсе до Америки. При нынешних ценах на керосин авиакомпании чувствуют каждый литр.

Но главная фишка - "умные" законцовки лопастей. Там стоят датчики, которые тысячу раз в секунду мерят воздушные потоки и подстраивают форму концов. Как у птиц - перья на кончиках крыльев постоянно шевелятся, оптимизируя полет.

Двигатель с мозгами

Электроника - отдельная песня. Старая система управления FADEC была неплохая, но новая - просто космос. Обрабатывает в 50 раз больше информации и принимает решения быстрее любого пилота.

Например, чувствует приближение грозы за 50 километров и заранее перестраивает работу. Или анализирует вибрации и за трое суток предупреждает: "Ребята, подшипник в компрессоре скоро накроется, готовьте замену".

Из авиакомпании United Airlines рассказывают: раньше на диагностику тратили полдня, теперь - 12 минут. И точность предсказания поломок - почти 95%. Планировать техобслуживание стало в разы проще.

Считаем деньги

Теперь самое вкусное - экономика. Все эти технические навороты дают снижение эксплуатационных расходов на 12,3%. Для большой авиакомпании это десятки миллионов долларов в год.

Конкретно по пунктам:

• Жрет топлива на 15% меньше - экономия 4,2 миллиона в год на один самолет;

• Простаивает в ремонте на 23% реже - больше рейсов, больше денег;

• Шумит тише - можно летать ночью над спящими городами;

• Летает дальше на 630 километров — новые маршруты без дозаправки.

А экология? Выбросов стало меньше на 13-18%. Один такой борт экономит атмосфере почти 3 тысячи тонн углекислого газа в год. Гринпис доволен, авиакомпании — тоже.

Итоги: когда техника меняет мир

Честно говоря, когда впервые прочитал характеристики обновленного 777X, подумал - маркетинговая шумиха. Слишком хорошо, чтобы быть правдой. Но цифры не врут, а главное - конкуренты нервничают.

Airbus срочно анонсировал разработку A350-1000 neo. Значит, угроза реальная. Boeing действительно сделал прорыв, причем не на бумаге, а в железе.

Самое интересное впереди. Крупные авиакомпании уже пересматривают маршрутные сетки - появились рейсы, которые раньше считались нерентабельными. География полетов расширяется благодаря одному самолету.

А вы знали, что благодаря новому двигателю скоро появится прямой рейс Перт-Лондон? 17 часов без посадки - самый длинный пассажирский маршрут в истории. Еще недавно это было невозможно. Теперь - будни авиации.

Как по вашему это отразится на ценах на авиаперелёты? Как часто вы летаете? Поделитесь вашим мнением в комментарии!

Источник: Авиаобзор | Артём Гилямов