Что означает «Концевой вихрь»
Вихревой жгут, срывающийся с законцовки крыла из-за перетекания воздуха из области высокого давления в область низкого.
- Причина
- разность давлений под и над крылом
- Следствие
- индуктивное сопротивление, спутная струя
- Направление вращения
- вниз внутри, вверх снаружи
- Борьба
- винглеты, удлинение крыла
Откуда берётся вихрь
Под крылом давление выше, чем над ним, иначе не было бы подъёмной силы. На законцовке нет преграды, и воздух устремляется снизу вверх, огибая конец крыла. Поток, стекающий с поверхности крыла к концу, закручивается в спираль. За самолётом из каждого полукрыла уходит вихревой жгут, и два жгута вращаются навстречу друг другу, опуская воздух между ними. Каждый вихрь закручен так, что воздух позади самолёта движется вниз, а снаружи — вверх.
Мощность вихря пропорциональна подъёмной силе и обратно пропорциональна размаху крыла и скорости. Поэтому самый опасный вихрь создаёт тяжёлый самолёт на малой скорости с чистой конфигурацией — например, на взлёте или заходе.
Что вихрь даёт самолёту, а что отнимает
Вихревая система забирает часть энергии потока и превращает её в вращательное движение. Это и есть индуктивное сопротивление, которое на взлёте составляет до двух третей полного сопротивления. Чем длиннее крыло, тем слабее вихри и меньше потери. Именно поэтому планеры имеют большое удлинение, а транспортные лайнеры постепенно переходят к более длинным крыльям из композитов.
- Увеличение удлинения крыла уменьшает индуктивное сопротивление.
- Винглеты и законцовки типа Sharklet перекрывают перетекание и дают 3–5% экономии топлива.
- Эллиптическое распределение нагрузки минимизирует индуктивные потери.
Опасность для следующих самолётов
Вихри сохраняются в воздухе несколько минут и опускаются со скоростью около 1,5–2,5 м/с. Лёгкий самолёт, попавший в след тяжёлого, может получить мощный бросок по крену, который превышает возможности элеронов. Поэтому диспетчеры устанавливают интервалы эшелонирования по категориям спутной турбулентности, а пилоты стараются держаться выше траектории предыдущего самолёта на подходе.
Самые тяжёлые вихри создаёт Airbus A380. После него для самолётов лёгких категорий установлены повышенные интервалы — до шести-восьми минут при взлёте с одной полосы.
Видимые проявления
В тёплом влажном воздухе на законцовках иногда видны белые шнуры — давление в ядре вихря падает настолько, что влага конденсируется. На посадочном заходе в сыром воздухе такие шнуры видны и с земли. Конденсационные следы на высоте образуются иначе, от двигателей, но вихри от законцовок формируют из них пару закрученных струй.