Är vinklat design moget?

Vingstegen är en unik del av flygplanet, eftersom de verkligen har ett jobb; minimera drag. Deras design är lätt att se, och de är ett ganska nyligen tillägg till transportflygplan. Utvecklingen fortsätter att göras i studien av aerodynamik, med modern datakraft och metoder som möjliggör mycket bättre modellering av flödesmönster för att utvärdera mönster och förbättringar i material som gör att mer komplexa konstruktioner kan byggas.

Nyckeln är att vingladen måste vara korrekt utformad. När vingens mönster förändras ändras flödet över vingarna och nya vinglasdesigner uppfunnas.

Eftersom det är starkt beroende av den specifika applikationen är det mer relevant att titta på utvecklingen av mönstren på olika flygplan. Den valda designen är beroende av den teknik som är tillgänglig då, både för att utvärdera konstruktionen och bygga den, vingeens utformning, avsedd användning av flygplanet och tillverkarens tidigare erfarenhet.

737 är en gammal design som har utvecklats över tiden: Original / Classic: none, NG: winglet, P-8: raked tip, MAX: split scimitar

A330 är en ganska ny design: Ström: liten winglet, neo: winglet

747 har också utvecklats över tid, och den senaste versionen delar tekniken med 787: Original: none, -400: small winglet, -8: raked tip

A320 har också utvecklats över tiden: Original: Ingen, Nuvarande: Spetsgitter, Neo: Winglet

A380 är en ny design: tip staket

A350 är en ny design: Winglet

787 är en ny design: raked tip

777 är en ganska ny design: Basic: none, -200LR och -300ER: raked tips

Du kommer att se en trend från mindre mönster till större. På större flygplan kan vikten av en stor vingel och de laster den producerar bli för stor. Nya modeller som 777, A380, 787 och 747-8 använder alla rakade spetsar eller små vinglar.

När det gäller andra delar av flygplan förändras motorer mer än du tror. Jetmotorerna på de tidiga jettransporterna ser väldigt annorlunda ut än de moderna turbofansna. GEnx-motorerna på 787 och 747-8 har chevrons på baksidan för att minska bullret. Allt du ser på utsidan är nacellen som minimerar dragning; De flesta förändringarna går inuti. Om du tittar noga på framsidan har fläktbladen på nyare motorer kurvor i dem istället för att ha raka kanter.

De flesta andra delar av flygplanet har mer komplexa jobb, inte främst externa. En fuselage bör vara effektiv för att bära saker inuti men också hålla dra låg. Om du tittar noga märker du att nya plan som 787 och A350 har mycket gemensamt med tidigare krossningar, men de är också formade på olika sätt. Det är svårare att se de andra drastiska förändringarna som användningen av kompositer i stället för traditionellt aluminium, elektriska system i stället för hydraulisk eller blödningsluft, fluga med tråd etc.

Kontrollytorna måste ge tillräcklig kontroll samtidigt som du minimerar dragningen. Storleken och formen har också förändrats med tiden, men den allmänna designen har kvar.

Jag är ingen flygtekniker, så det här svaret kan innehålla fel.

Utformningen av ett flygplan är ganska mycket är utformningen av en vinge. Det faktum att vingtypsdesign ändras beror bara på att vingdesign ändras med alla typer av flygplan.

Fuselage design är mogen i den meningen att cirkuläret är bättre än kvadrat. Motordesign är mogen i den meningen att motorerna är utbytbara. så länge du har de korrekta hårdpunkterna på vingen för bränsle, blöderluft och så vidare spelar det ingen roll om du väljer att installera Wilbur 400 turbofan eller Orville 602N turbofan.

Men vingen är integrerad i flygplanet. För varje flygplan du designar designar du en vinge för att gå med den. Tyngdpunkt, tryckpunkt, kritisk mach, alla dessa saker och mycket mer beaktas och var och en är olika för varje flygplan, så de måste hanteras annorlunda. Det faktum att vingtips skiljer sig från modell till modell betyder bara att vingarna skiljer sig från modell till modell.

Det spelar ingen roll så mycket.

Titta på fåglar: De använder två olika wingtip-mönster. Jag antar att vi båda kommer överens om att dessa mönster är mogna efter miljontals år av evolution. Och fortfarande finns det två distinkta vingeformar: En är den "fingerade" vingen med stora utbredda fjädrar, och en är den spetsiga spetsen du hittar från måsar till albatrossar, och även i svallar. Varför finns det inte en mogen design?

Detta har att göra med miljön de används i. Sjöfåglar och svallor flyger i en fri miljö med ständiga vindar och behöver stanna uppe under längre tid. Alla andra fåglar, även sjöboende som pelikaner, måste klara av träd som hindrar en rak flygväg och vindar från kullar eller träd. De måste manövrera snabbt och klara av gusty vindar. Detta hjälper till med en minskad spänning och möjligheten att vikla den yttre vingen in eller fläta ut den i en instans. Därför den fingerade vingen.

För de flesta flygplan bör sjösäkerhetslösningen fungera bäst. Men ibland lägger miljön nya krav, som spänningsbegränsningar i tävlingsklasserna på glidflygplan. Då är det meningsfullt att lägga till en winglet.

En annan "restriktion" är den höga kostnaden för att utveckla en ny vinge, inte att tala om verktygs- och certifieringsinsats. Då bidrar det till att lägga till en vinglåt så att den yttre vingen kan bidra med mer lyft om flygplansmassan ökas genom att sträcka sig bortom kapaciteten hos den ursprungliga vingen. Men detta kommer att driva upp vingeböjningsmomentet oproportionerligt, så den totala fördelen är liten. Det blir alltid bättre för prestanda att designa en ny vinge med en rak vinge.

Om du ser alla typer av snygga vinglar på moderna flygplan, måste det göra mer med marknadsföring än med aerodynamik. När allt kommer omkring har ingen fågel vinglar. Inte en enda.

Men nu kan du se Airbus-styrelsen (full av bönräknare och advokater, och borta från aerodynamikerner) efter att Boeing har höjt sin nya wingleted wing: Den omedelbara reaktionen är: Vi behöver även denna underbar enhet! Men det måste se annorlunda ut! Tyvärr har detta lett till den kvasi-religiösa följden av vinglärskulten, där vingarna är gjorda för att vara botemedlet - alla aerodynamiska problem.

Nu kan man argumentera för att naturen aldrig kom omkring för att prova wingletmodifieringen. Inte på mer än 100 miljoner år, inte i någon av flera oberoende utvecklingar av vingar (pterodactyls, insekter, fåglar och fladdermus. Du kan till och med lägga till fisk i den listan, deras flippers har en liknande funktion). Detta kan vara, men nu kommer frågan ner till Occams Razor: Vilket är mer troligt?

• Naturen utvecklade aldrig vinglar, trots deras fördelar? Och snälla ring inte den elastiska deformationen av spetsfjädrarna. Detta är helt dumt.
• Eller har Nasa och Boeing marknadsfört en enhet som förbättrar aerodynamiken under vissa förutsättningar, men är inte lika bra som en rak flänsförlängning om villkoren tillåter den förlängningen?

Döma själv.