O design de wingtip está maduro?

As pontas das asas são uma parte única da aeronave em que eles realmente têm um emprego; minimizar o arrasto. Seu design é fácil de ver, e eles são uma adição recente para o transporte de aeronaves. Desenvolvimentos continuam a ser feitos no estudo da aerodinâmica, com o poder da computação moderna e métodos permitindo muito melhor modelagem de padrões de fluxo para avaliar projetos e melhorias em materiais que permitem a criação de projetos mais complexos.

A chave é que o winglet deve ser adequadamente projetado. À medida que os desenhos das asas mudam, o fluxo sobre as asas muda e novos designs de asas são inventados.

Como é altamente dependente da aplicação específica, é mais relevante observar a evolução dos projetos em diferentes aeronaves. O projeto escolhido depende da tecnologia disponível na época, tanto para avaliar o projeto e a construção, o design da asa, o uso pretendido da aeronave e a experiência anterior do fabricante.

O 737 é um design antigo que evoluiu ao longo do tempo: Original / Classic: nenhum, NG: winglet, P-8: ponta inclinada, MAX: cimitarra dividida

O A330 é um design relativamente novo: Atual: pequeno winglet, neo: winglet

O 747 também evoluiu ao longo do tempo, e a versão mais recente compartilha tecnologia com o 787: Original: none, -400: winglet pequeno, -8: ponta inclinada

O A320 também evoluiu ao longo do tempo: Original: nenhum, Atual: cerca de ponta, neo: winglet

O A380 é um novo design: cerca de ponta

O A350 é um novo design: winglet

O 787 é um novo design: ponta inclinada

O 777 é um design relativamente novo: Básico: nenhum, -200LR e -300ER: dicas com rake

Você notará uma tendência de projetos menores para os maiores. Em aviões maiores, porém, o peso de um grande winglet e as cargas que ele produz podem ficar muito grandes. Novos designs como o 777, o A380, o 787 e o 747-8 usam pontas inclinadas ou pequenos winglets.

Quanto a outras partes da aeronave, os motores estão mudando mais do que você pensa. Os motores a jato nos primeiros transportes a jacto parecem muito diferentes dos modernos turbofans de bypass alto. Os motores GEnx nos modelos 787 e 747-8 têm divisas na parte de trás para reduzir o ruído. Tudo o que você vê do lado de fora é a nacela que minimiza o arrasto; a maioria das mudanças ocorre dentro. Além disso, se você olhar de perto para a frente, as pás do ventilador em motores mais novos têm curvas nelas, em vez de ter bordas retas.

A maioria das outras partes da aeronave tem trabalhos mais complexos, não principalmente externos. Uma fuselagem deve ser eficiente em transportar coisas para dentro, mas também manter o arrasto baixo. Se você olhar de perto, notará que os novos aviões, como o 787 e o A350, têm muito em comum com as fuselagens anteriores, mas também têm uma forma diferente. É mais difícil ver outras mudanças drásticas, como o uso de compósitos no lugar do alumínio tradicional, sistemas elétricos em vez de ar hidráulico ou de sangria, voar por fio, etc.

As superfícies de controle devem fornecer controle suficiente enquanto minimizam o arrasto. O tamanho e a forma também mudaram ao longo do tempo, embora o design geral tenha permanecido.

Não sou engenheiro aeronáutico, portanto, essa resposta pode conter erros.

O desenho de uma aeronave praticamente é o desenho de uma asa. O fato de que os projetos de ponta de asa mudam é apenas devido ao fato de que o design da asa muda com cada tipo de aeronave também.

O design da fuselagem é maduro no sentido em que circular é melhor que o quadrado. O design do motor é maduro, no sentido de que os motores são intercambiáveis; Contanto que você tenha os pontos de fixação corretos na asa para obter combustível, sangrar ar e assim por diante, não importa se você optar por instalar o turbofan Wilbur 400 ou o turbofan Orville 602N.

Mas a asa é parte integrante da aeronave. Para cada avião que você projeta, você projeta uma asa para acompanhá-lo. Centro de gravidade, centro de pressão, mach crítico, tudo isso e muito mais são levados em conta e cada um é diferente para cada aeronave, então eles devem ser abordados de forma diferente. O fato de as pontas das asas diferirem de modelo para modelo significa apenas que as asas diferem de modelo para modelo.

Realmente não importa muito.

Olhe para as aves: elas usam dois designs diferentes de pontas das asas. Eu acho que nós dois concordamos que esses projetos estão maduros depois de milhões de anos de evolução. E ainda há duas formas distintas de ponta de asa: uma é a ponta da asa "com dedos" com grandes penas espalhadas, e uma é a ponta pontiaguda que você encontra de gaivotas a albatrozes e também de andorinhas. Por que não há um design maduro?

Isso tem a ver com o ambiente em que são usados. Aves marinhas e andorinhas voam em um ambiente desobstruído com ventos constantes e precisam permanecer no ar por mais tempo. Todos os outros pássaros, também moradores dos lagos como os pelicanos, têm que lidar com árvores obstruindo um caminho de vôo direto e rajadas de montanhas ou daquelas árvores. Eles precisam manobrar rapidamente e lidar com ventos tempestuosos. Isso é ajudado por uma extensão reduzida e pela possibilidade de dobrar a asa externa ou abri-la em uma instância. Daí a ponta da ponta dos dedos.

Para a maioria das aeronaves, a solução para aves marinhas deve funcionar melhor. Mas às vezes o ambiente adiciona novas demandas, como restrições de amplitude nas classes de competição de planadores. Então faz sentido adicionar um winglet.

Outra "restrição" é o alto custo do desenvolvimento de uma nova ala, para não falar do esforço de ferramentas e certificação. Em seguida, ajuda a adicionar um winglet para que a asa externa possa contribuir com mais sustentação se a massa da aeronave for aumentada alongando-se além das capacidades da asa original. Mas isso aumentará desproporcionalmente os momentos de flexão das asas, de modo que o benefício geral é pequeno. Sempre será melhor para o desempenho projetar uma nova asa com uma ponta da asa reta.

Se você ver todos os tipos de winglets de fantasia em aviões modernos, isso tem que fazer mais com marketing do que com aerodinâmica. Afinal, nenhum pássaro tem asas. Nem um único.

Mas agora imagine a placa da Airbus (cheia de contadores de feijoeiro, advogados e sem aerodinâmica) depois que a Boeing anunciou sua nova asa wingleted: A reação imediata é: Precisamos também desse dispositivo maravilhoso! Mas deve parecer diferente! Infelizmente, isso levou ao seguimento quase religioso do culto de winglet, onde winglets são feitos para ser a cura de todos os problemas aerodinâmicos.

Agora, pode-se argumentar que a natureza nunca chegou para tentar a modificação do winglet. Não em mais de 100 milhões de anos, não em um dos vários desenvolvimentos independentes de asas (pterodáctilos, insetos, pássaros e morcegos. Você pode até adicionar peixes àquela lista, suas nadadeiras têm uma função similar). Isso poderia ser, mas agora a questão se resume a Navalha de Occam: Qual é mais provável?

• A natureza nunca desenvolveu winglets, apesar de suas vantagens? E por favor não chame a deformação elástica de winglets de penas de gorjeta. Isso é bobagem.
• Ou a Nasa e a Boeing comercializaram um dispositivo que melhora a aerodinâmica em algumas condições, mas não é tão bom quanto uma extensão de asa reta se as condições permitirem essa extensão?

Julgue por si mesmo.