Почему у Boeing и Airbus есть винглеты, а у нового российского самолета МС-21 нет

Винглеты борются с индуктивным сопротивлением — закручиванием воздуха на концах крыльев в вихревой «жгут». Он образуется из-за разницы давления на верхней и нижней стороне крыла: воздух перетекает через кромку с нижней стороны на верхнюю. Из-за этого перепад давления уменьшается, и законцовка крыла не создает подъемной силы. Энергия двигателей тратится не на движение вперед, а на бесполезное воздуха по кругу.

Эти вихри, тянущиеся от крыла назад, называют спутными струями. Они еще и опасны: за большими самолетами они тянутся на расстоянии 10-15 км, и если попутный самолет в них попадает, то резко проваливается вниз.

В авиации в разные времена использовались три разных способа борьбы с этим явлением.

В тридцатые годы для этой цели нередко крыло делали овальным при виде сверху: такое крыло плавно сужается к концу и торца у него фактически нет. Хороший пример — британский истребитель Supermarine Spitfire, для которого конструктор Реджинальд Митчел разработал эллиптическое крыло. Советские истребители тех лет, такие как Як-3 или И-16, имели скругленные законцовки плоскостей.

С появлением реактивной авиации старое решение перестали использовать по разным причинам. В 1970-е годы инженер NASA Ричард Уиткомб разработал альтернативное решение — вертикальные плоскости на концах крыльев. Они препятствуют перетеканию воздуха.

Подобные шайбы пробовали использовать и раньше, но именно с 1970-х, когда по гражданской авиации ударил первый нефтяной кризис и удорожание топлива, ими начали массово оснащать новые самолеты. Винглеты бывают разными по конструкции, расположенными только над или и над, и под крылом, при этом все они решают одну задачу: их установка дает до 7% экономии топлива, объясняет Андрей Величко, автор сайта «Авиация России».

У винглетов есть свои недостатки. При боковом порывистом ветре эти плоскости создают крутильную нагрузку на крыло, и его конструкцию приходится усиливать ценой увеличения его веса. При посадке самолет с винглетами сильнее сносит с курса боковым ветром.

Третий способ — увеличить относительное удлинение крыла. Взгляните на спортивный планер: у него очень узкое крыло большого размаха. Чем длиннее и уже крыло, тем меньше длина торца, тем меньше зона завихрения на конце.

Рекордный самолет АНТ-25, на котором экипаж Валерия Чкалова впервые перелетел через Северный полюс из СССР в Америку, имел удлинение крыла 13,1 — очень хороший показатель. У современных авиалайнеров его значение гораздо меньше: для сравнения, у авиалайнера Ил-62М, разработанного в 1960-х, оно примерно в 2 раза меньше.

Авиаконструкторы стремятся увеличить удлинение. Это хорошо видно по эволюции самолета Boeing 737. У ранних модификаций крыло имело параметр 8,3. При создании версий с индексом 737-300, -400 и -500 его увеличили до 9,16, а в новейших поколениях, от 737-600 до 737-900ER, оно уже достигает 9,45.

У новейших машин, таких как Boeing 787 или Airbus A330CEO, это значение превысило 10, а лидером сейчас является турбовинтовой Bombardier Dash 8 с 13,8.

На фотографиях ранних макетов российского авиалайнера в нулевых годах винглеты явно видны. Однако за годы его разработки в авиации произошла смена технологий: алюминий начал уступать углепластику, и стало возможно создавать тонкие и узкие, при этом достаточно жесткие плоскости крыльев.

Еще не построенный самолет начал меняться. Для МС-21 разработали композитное крыло с удлинением 11,5 с тонкими суперкритическими профилями. Испытания в аэродинамической трубе ЦАГИ показали, что даже без винглетов оно дает экономию топлива 5-6% по сравнению с авиалайнерами текущего поколения.

Комментируя решение отказаться от них, в ЦАГИ оговорились, что винглеты могут вернуться, пишет далее Величко. Возможно, они появятся на последующих модификациях с улучшенными характеристиками. Пока конструкторы считают правильнее обойтись без них.