Мировые цены на авиакеросин обновили исторические максимумы из-за конфликта на Ближнем Востоке. В Европе стоимость авиационного горючего с доставкой в Северо-Западный регион практически удвоились, подскочив примерно на 800 долларов за тонну.

Не секрет, что крылья самолётов оказывают существенное влияние на их лётные характеристики, экономию топлива и динамику полёта. Данные детали составляют основу авиации и существенно влияют на энергопотребление самолёта, обеспечивая при этом его подъёмную силу и устойчивость.

Поэтому неудивительно, что самолётостроительные гиганты Airbus и Boeing усилили интенсивность работ по совершенствованию аэродинамического качества крыла пассажирских лайнеров.

При этом планируется изготовление крыльев из полимерных композиционных материалов (ПКМ). Они чрезвычайно привлекательны по весовым характеристикам. Хотя их стоимость значительно выше алюминия и его сплавов, однако при экономии массы изделия экономическая эффективность от применения углепластиков однозначно выше. Поэтому применение ПКМ в конструкции крыла давно привлекало конструкторов.

В настоящее время из ПКМ по препреговой технологии изготавливаются детали крыла и фюзеляжа самолётов Boeing 787 и Airbus A350. При этом в перспективе до 2035 года необходимо построить более 30 тысяч самолётов типа Boeing 737, А320 и МС-21.

Airbus в рамках данных потребностей запустил трёхлетнюю программу лётных испытаний складных крыльев увеличенного размаха для будущих узкофюзеляжных лайнеров.

Boeing на новом самолёте В-777X применил композитное крыло увеличенного размаха со складывающимися законцовками. Такое решение позволяет сочетать высокую аэродинамическую эффективность с совместимостью с существующей аэропортовой инфраструктурой.

Крылья, крылышки, винглеты

Рынок крыльев самолётов в последние годы вырос в результате увеличения воздушного движения, военной модернизации и создания лайнеров нового поколения. В 2025 году он оценивался примерно в 24,8 миллиарда долларов. Прогноз на 2034 год составляет 41,3 миллиарда долларов.

Когда говорят про «рынок авиационных крыльев», аналитики обычно имеют в виду проектирование, производство и поставку аэродинамических конструкций, образующих основные поверхности самолётов и создающих подъёмную силу. Данный рынок включает в себя следующий спектр типов крыльев:

• неподвижные крылья для коммерческих, военных самолётов и самолётов авиации общего назначения;
• специализированные крылья для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и новых электрических самолётов.

Исторически сложилось, что рынок эволюционировал от простых деревянных и металлических крыльев самолётов начала XX века до современных сложных композитных конструкций.

На практике основными пользователями такого рынка являются производители самолётов, оборонные подрядчики и специализированные производители компонентов для аэрокосмической отрасли. Коммерческие авиакомпании, военные ведомства и новые стартапы в области электрических самолётов являются основными потребителями, работающими в Северной Америке, Европе, Азиатско-Тихоокеанском регионе и всё чаще в Африке и Латинской Америке.

Правда, сегодня в него не входят вспомогательные компоненты вроде винглетов (законцовок крыла. — Прим. «Ридуса»), поверхностей управления или элементов фюзеляжа, не служащих основной аэродинамической подъёмной поверхностью.

Винглеты (от англ. winglet — «крылышко») — это аэродинамические законцовки, небольшие дополнительные элементы на концах крыльев самолёта, выполненные в виде крылышек Их главная задача — улучшить характеристики полёта за счёт снижения аэродинамического сопротивления.

В среднем они снижают расход топлива на 3–5%. На некоторых рейсах экономия может достигать 10%. За счёт экономии топлива увеличивается дальность полёта.

Уменьшается вызванная воздушными вихрями на крыле турбулентность. Это позволяет самолётам держаться ближе друг к другу при сохранении безопасного интервала — например, прн посадке. Винглеты позволяют увеличить эффективное удлинение крыла, почти не меняя его физический размах.

Изобретателем винглетов считается инженер NASA Ричард Уиткомб. В начале 1970-х годов разработчик предложил первую такую законцовку, получившую название «шайба Уиткомба». Для пассажирских самолётов такие детали впервые применены на Boeing 747-400 в 1985 году. C 2009 года данная конструкция применяется на крыльях среднемагистральных самолётов Airbus A-320.

Первое применение крылышек для модернизации делового самолёта Gulfstream II в 1991 году позволило сократить расход топлива на 7%. Столь масштабная экономия за счёт модернизации оказалась беспрецедентной в истории авиации, если не считать переделки всего самолёта или его ремоторизации.

В 1986 году создан вариант Xian Y-7 (китайская разновидность Ан-24) с аэродинамическими законцовками. Китайцы применяют совершенно оригинальные винглеты на законцовках Y-5C (Ан-2), состоящие из трёх вертикальных крылышек.

Из серийно выпускающихся или выпускавшихся российских и советских самолётов винглеты имеют самолёты Су-80, Ту-204/214, Ту-334, Ил-96. На самолёте Sukhoi Superjet 100 в базовое оснащение включены законцовки саблевидной формы, позволяющие снизить расход топлива на 4%.

Винглеты стояли и на ранних макетах российского авиалайнера МС-21. Однако в процессе разработки от них почему-то отказались, хотя их применение могло решить многие вопросы с дальностью полёта и экономией топлива МС-21.

«Крылья завтрашнего дня» — исследовательская программа Airbus

Компания Airbus пошла более радикальным путём. В рамках программы Wing of Tomorrow корпорация запустила трёхлетнюю программу лётных испытаний складных крыльев увеличенного размаха для будущих узкофюзеляжных лайнеров типа A321neo. Аналитики отмечают, что в данную программу планируется вложить сотни миллионов евро.

Ключевой особенностью лайнера станет композитное крыло увеличенного размаха со складывающимися законцовками — шарклетами. Это позволит сочетать высокую аэродинамическую эффективность с совместимостью с существующей аэропортовой инфраструктурой. Идея состоит в том, чтобы в полёте крыло было максимально длинным для лучшей эффективности, а при рулении или стоянке в аэропорту складывалось, чтобы не занимать много места.

При такой модернизации самолёт приближается к планеру и резко увеличивает аэродинамическое качество. Подобный шаг позволяет уменьшить расход топлива и увеличить дальность полёта.

На первых лётных испытаниях крыло складываться не будет. Вместо шарклетов будут установлены жёстко закреплённые удлинители. Такие секции будут оборудованы датчиками высокой точности для фиксации нагрузки, деформации и особенностей поведения конструкции во время полёта. Результаты программы могут стать основой для создания следующего поколения пассажирских самолётов с улучшенной экономичностью и пониженным уровнем шума.

Перед началом лётных испытаний все варианты конструкций прошли цифровые проверки и испытания в аэродинамической трубе. Как отмечают специалисты Airbus, только реальные полёты позволяют выявить определённые отклонения в поведении крыльев и снизить технические риски перед запуском серийного производства.

Airbus планирует провести лётные испытания экспериментального удлинения крыла с высоким удлинением на самолёте A321neo к 2029 году. Лайнер должен взлететь после 2035 года.

В качестве примера эффективности подобных решений можно привести компанию Embraer. Зафиксировано снижение расхода топлива почти на 7% благодаря большим законцовкам крыла на лайнере E175+.

При этом Airbus развивает и смежные инициативы. Например, проект eXtra Performance WING (eXPWING) фокусируется на другой идее — крыльях, которые могут менять форму прямо во время полёта, чтобы оптимизировать аэродинамику под разные этапы и условия полёта.

Бесплатным бывает только сыр в мышеловке

У рынка авиационных крыльев есть определённые проблемы:

• высокие затраты на исследования и разработки;
• сложные процедуры сертификации новых дизайнов крыльев;
• интенсивная конкуренция среди производителей.

Стоимость углеродного волокна остаётся высокой. Данное обстоятельство влияет на общие затраты по производству крыла. Финансовые барьеры могут ограничить вход в сегменты рынка высокого класса и замедлить внедрение передовых технологий крыла, ограничивая общий потенциал роста.

Крылья самолётов должны соответствовать строгим стандартам безопасности и производительности агентств FAA, EASA и других национальных властей. Процессы сертификации являются длительными и дорогостоящими, часто требующими обширных испытаний материалов, структурной целостности и аэродинамических характеристик.

Авиакомпании и эксплуатанты самолётов обычно проявляют консерватизм в отношении принятия радикально новых конструкций крыльев из-за опасений по поводу технического обслуживания, сроков сертификации и эксплуатационной надёжности. Переход от устоявшихся конфигураций к инновационным крыльям предполагает переподготовку обслуживающего персонала и обновление эксплуатационных процедур. Такая культурная инерция препятствует быстрому внедрению новых технологий крыльев. Особенно на зрелых рынках, где безопасность и надёжность имеют первостепенное значение.

Недостатками использования законцовок крыла являются существенное увеличение влияния на самолёт ветра при взлёте и посадке, более жёсткая болтанка при полёте в турбулентной атмосфере.

Все эти препятствия и недостатки могут задержать запуск новых самолётов и увеличить затраты на их разработку, отпугивая мелких игроков от выхода на рынок. Поскольку стандарты охраны окружающей среды и безопасности ужесточаются, сложность сертификации может возрастать и создавать значительный риск для быстрых инноваций и расширения рынка авиационных крыльев.

Однако благодаря передовым разработкам в конструкции авиационных крыльев их рынок готов переопределить будущее авиации. Пока мир движется к более устойчивому и эффективному росту авиаперевозок, инвестиции в данный сектор являются не только стратегическим, но и жизненно важным фактором для решения проблем завтрашнего неба.

Специалисты считают, что вторая половина века станет ареной конкуренции конструкций и технологий производства авиационных крыльев.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.