Advanced Technology Winglets

Advanced Technology Winglets — это тип законцовок крыла (винглетов), разработанный компанией «Boeing» для повышения аэродинамической эффективности самолётов семейства Boeing 737 Next Generation (NG) и Boeing 737 MAX. Данная технология представляет собой комбинацию двух вертикальных и одной горизонтальной законцовки, образующих характерную «раздвоенную» конструкцию, которая снижает индуктивное сопротивление и улучшает топливную экономичность.

История разработки

Предпосылки создания

В конце 2000-х годов авиакомпании столкнулись с необходимостью снижения эксплуатационных расходов на фоне роста цен на авиатопливо. Традиционные винглеты, применявшиеся на Boeing 737 Classic (с 1984 года) и ранних версиях Boeing 737 NG, к тому времени достигли предела своего аэродинамического совершенствования. В 2009 году инженеры Boeing (США) начали работу над новой конфигурацией законцовок, способной обеспечить дополнительную экономию топлива без значительного увеличения массы крыла.

Внедрение на Boeing 737 NG

Первое применение технологии состоялось в 2010 году на самолётах Boeing 737-800 и 737-900ER. В отличие от стандартных винглетов (Blended Winglets), которые были единым целым с крылом, Advanced Technology Winglets (ATW) имели двухуровневую конструкцию. Верхняя законцовка отклонялась вверх, нижняя — вниз, а между ними располагалась горизонтальная перегородка. Такая конфигурация, по заявлениям Boeing, позволяла снизить индуктивное сопротивление на 2–3% по сравнению с предыдущими поколениями винглетов.

Модификация для Boeing 737 MAX

С 2017 года, с началом поставок Boeing 737 MAX, технология была адаптирована под новое крыло с увеличенной хордой и размахом. Винглеты MAX получили обозначение «ATW MAX» и отличались более агрессивной геометрией: увеличенным углом наклона верхней законцовки (до 45 градусов) и изменённой формой нижней лопасти. По данным Boeing, в сочетании с новыми двигателями CFM International LEAP-1B, ATW MAX обеспечивают снижение расхода топлива на 14–16% по сравнению с Boeing 737 NG.

Конструкция и принцип действия

Аэродинамическая схема

Advanced Technology Winglets представляют собой трёхэлементную конструкцию:

1. Верхняя законцовка — вертикальная пластина высотой около 2,4 метра, отклонённая наружу и вверх. Она создаёт подъёмную силу за счёт разности давлений на верхней и нижней поверхностях крыла.
2. Нижняя законцовка — короткая (около 0,5 метра) пластина, направленная вниз и внутрь. Она уменьшает срыв потока с нижней поверхности крыла и стабилизирует вихревой след.
3. Горизонтальная перегородка — соединяет верхнюю и нижнюю законцовки, образуя замкнутую рамку. Она предотвращает перетекание воздуха с нижней поверхности на верхнюю, что дополнительно снижает индуктивное сопротивление.

Материалы и вес

Винглеты изготавливаются из алюминиевых сплавов (серия 7000) с использованием клёпки и сварки. Масса одной законцовки составляет около 35–40 кг, что на 10–15% меньше, чем у цельнокомпозитных аналогов (например, винглетов компании «Aviation Partners»). Для снижения веса и повышения коррозионной стойкости применяется анодирование и лакокрасочное покрытие.

Установка и сертификация

Монтаж ATW на самолёты Boeing 737 NG производится в условиях сертифицированных ремонтных центров (например, «Boeing Shanghai Aviation Services» в Китае или «HAECO» в Гонконге). Процесс занимает около 5–7 дней и включает замену штатных законцовок крыла, доработку электропроводки (для обогрева кромок) и перепрограммирование бортовых систем. Сертификация типа проведена Федеральным управлением гражданской авиации США (FAA) и Европейским агентством по безопасности полётов (EASA).

Характеристики и эффективность

Аэродинамические показатели

• Снижение индуктивного сопротивления: на 4–5% по сравнению с самолётами без винглетов, на 2–3% по сравнению с Blended Winglets.
• Увеличение подъёмной силы: на 1,5–2% на крейсерских режимах полёта.
• Улучшение скороподъёмности: на 3–4% при взлёте с максимальной взлётной массой.

Экономия топлива

По данным Boeing, средняя экономия топлива при эксплуатации Boeing 737-800 с ATW составляет:

• На коротких маршрутах (до 1000 км): 2–3% (около 150–200 литров на рейс).
• На средних маршрутах (2000–3000 км): 3–4% (около 300–400 литров на рейс).
• На дальних маршрутах (свыше 4000 км): 4–5% (около 500–600 литров на рейс).

В денежном выражении, при цене авиакеросина 800 долларов за тонну, годовая экономия для одного самолёта составляет от 50 000 до 100 000 долларов.

Влияние на лётные характеристики

• Увеличение дальности полёта: на 150–200 км (для Boeing 737-800).
• Снижение шума: на 1–2 дБ в зоне взлётно-посадочной полосы за счёт уменьшения вихревого следа.
• Улучшение управляемости: на малых скоростях (заход на посадку) винглеты снижают вероятность сваливания в штопор.

Применение

Авиакомпании-операторы

По состоянию на 2024 год, Advanced Technology Winglets установлены на более чем 4000 самолётов Boeing 737 NG и 737 MAX по всему миру. Среди крупнейших эксплуатантов:

• Southwest Airlines (США) — 735 самолётов Boeing 737-700/800.
• Ryanair (Ирландия) — 410 самолётов Boeing 737-800.
• China Southern Airlines (Китай) — 180 самолётов Boeing 737-800/900ER.
• Аэрофлот (Россия) — 60 самолётов Boeing 737-800 (до 2022 года).

Рынок послепродажного обслуживания

В 2015 году компания «Boeing» начала поставки ATW в качестве опции для retrofit-установки на ранее выпущенные Boeing 737-700/800/900ER. Стоимость комплекта (два винглета, крепёж, документация) составляет около 150 000–200 000 долларов. Окупаемость, по оценкам Boeing, наступает через 2–3 года эксплуатации.

Критика и недостатки

Технические ограничения

• Увеличение массы крыла: на 70–80 кг, что снижает полезную нагрузку на 0,1–0,2%.
• Сложность обслуживания: из-за трёхэлементной конструкции требуется более частая проверка на наличие трещин и коррозии.
• Ограничения по аэродромам: на некоторых узких стоянках (например, в аэропортах с шириной рулёжных дорожек менее 30 метров) винглеты могут задевать соседние самолёты или наземное оборудование.

Экономические аспекты

• Высокая стоимость установки: retrofit-комплект для Boeing 737 NG стоит около 200 000 долларов, что делает его невыгодным для старых самолётов с остаточным ресурсом менее 5 лет.
• Неравномерная эффективность: на коротких маршрутах (менее 500 км) экономия топлива минимальна (1–2%), что снижает рентабельность инвестиций.

Альтернативные технологии

• Split Scimitar Winglets (компания «Aviation Partners») — конкурирующая конструкция, обеспечивающая аналогичную экономию топлива (4–5%) при меньшей массе (30–35 кг) и более низкой стоимости (около 150 000 долларов).
• Raked Wingtips (Boeing 787, 777X) — изогнутые законцовки без вертикальных пластин, которые обеспечивают лучшую аэродинамику на больших высотах (свыше 10 000 метров), но менее эффективны на крейсерских режимах Boeing 737.

Перспективы развития

Модификации для новых типов самолётов

В 2023 году Boeing объявил о разработке адаптированной версии ATW для перспективного среднемагистрального самолёта Boeing 797 (проект приостановлен в 2024 году). Предполагается использование композитных материалов (углепластик) для снижения массы на 20–25% и увеличения эффективности на 6–7%.

Интеграция с системами управления

В 2024 году начались испытания «активных» винглетов, оснащённых сервоприводами и датчиками. Такая система позволяет изменять угол наклона законцовок в зависимости от режима полёта (взлёт, крейсер, снижение), что может дополнительно снизить сопротивление на 1–2%. Ожидается, что серийное производство начнётся не ранее 2028 года.

Источники

• Boeing Commercial Airplanes. «737 MAX: Advanced Technology Winglets». Technical Brochure, 2017.
• FAA. «Type Certificate Data Sheet No. A16WE». Revision 47, 2023.
• EASA. «Certification Memorandum: Winglets on Boeing 737 NG». CM-2023-01, 2023.
• Aviation Partners. «Split Scimitar Winglets: Performance Data». White Paper, 2019.
• Журнал «Авиация и космонавтика». № 5, 2022. «Современные законцовки крыла: обзор технологий».