Почему у крыла появляется вихрь
Крыло создаёт подъёмную силу за счёт разницы давления: снизу воздух давит сильнее, чем сверху. У самой законцовки потоки стремятся обогнуть край крыла и смешаться. Так возникает вихрь — закрученный след, который тянется за самолётом.
На поддержание подъёмной силы самолёту приходится тратить энергию, а вихрь отнимает часть этой работы: он усиливает сопротивление воздуха, и двигателям нужно создавать дополнительную тягу. Это сопротивление называют индуктивным, потому что оно связано именно с созданием подъёмной силы.
Как помогает загнутый кончик
Загнутая вверх законцовка, или винглет, действует как небольшая перегородка. Она затрудняет перетекание воздуха с нижней стороны крыла на верхнюю у самого края и тем самым ослабляет концевой вихрь. Поток за крылом становится менее закрученным, а связанное с вихрем сопротивление — меньше.
Винглет не устраняет вихри полностью и не даёт одинаковой экономии при любых условиях. Выигрыш зависит от конструкции крыла, массы самолёта и режима полёта: сопротивление от вихрей особенно важно на участках, где самолёту нужно создавать много подъёмной силы, например при наборе высоты.
Почему не просто сделать крыло длиннее
Более длинное крыло тоже помогает уменьшить вихревые потери, но оно тяжелее и хуже помещается у аэропортовых ворот. Загнутый кончик позволяет получить часть аэродинамического эффекта, не увеличивая размах крыла настолько же. Инженерам приходится сопоставлять экономию топлива с массой, прочностью и габаритами конструкции.
Такой небольшой выступ меняет не сам принцип полёта, а то, сколько энергии уходит на борьбу с воздухом: меньше вихревых потерь — меньше тяги требуется для той же задачи.
