なぜエアバスはウイングレットなしで A380 を製造したのでしょうか?

現代のワイドボディ機は のようなものですが、エアバス A380 スーパージャンボは代わりに、エアバス A320ceo にあるフェンスで囲まれた翼端を使用しています。しかし、なぜ？なぜエアバスのエンジニアは、滑らかなブレンド翼端を備えたこの巨大な航空機を設計せず、代わりにエアバスが 1980 年代に初めて使用した古いデザインを採用したのでしょうか?

スーパージャンボが現在翼端に柵を設けて飛行している理由は、ICAOの空港規制、コストの考慮、そしてすでに重い航空機の重量を管理する試みと関係がある。その他の考慮事項には、A380 の大きな高アスペクト比の翼と、そのサイズによる独特の空力プロファイルが含まれます。エアバスのエンジニアが、空気抵抗を減らすのに最適ではないにもかかわらず、フェンスで囲まれた翼端を に選択した理由はここにあります。

ウィングチップデバイスが必要な理由

翼端デバイスは航空機の抗力の低減に役立ちます。従来の翼は揚力を生成するため、揚力による抗力を経験します。翼の下の高圧空気は翼端の上面の低圧面に流れます。 SKYbrary は、翼端に関する限り、このことの直接的な影響は次のとおりであると述べています。翼端の周りで空気が継続的に上向きにこぼれる、「チップ効果」または「エンド効果」と呼ばれる現象。

結果として生じる渦は、昇降システムの高さを高くすることで対抗できます。これは垂直フィンまたはウィングレットによって実現されます。これにより、航空機の抵抗が減少します。抗力を低減すると航空機の燃料効率が向上し、ひいては航空機の航続距離を伸ばすことができます。翼端装置には、上昇性能の向上による離陸フィールド長の短縮、巡航速度の向上、巡航高度の向上など、他の利点もあります。

民間旅客機は翼端デバイスから大きな恩恵を受けることができます。最も注目すべきは、燃料効率が平均 4 ～ 6% 向上していることです。これは航空業界においては大幅な燃料節約となります。もう一つの利点は、航空機の飛行中の騒音を低減することです。リアジェット 28/29 のような民間航空機は、1970 年代に翼端装置の実験を開始しました。

飛行のさまざまな段階に合わせて最適化された翼端デバイス

翼端渦による誘導抵抗を軽減するには複数の種類の方法があります。翼端抗力低減装置という名前は、ウィングレット、ブレンドウィングレット、翼端フェンス、レイクドウィングチップなど、これらのいずれかを指します。これらの設計にはそれぞれ、独自の利点と妥協点があります。巡航中に最適な利点を提供するものもありますが、離陸および上昇のパフォーマンスに最適化されたものもあります。

特定の航空機用に選択された設計は、通常、その航空機の通常の飛行プロファイルに最適なオプションを反映しています。たとえば、短距離路線を飛行する地域航空機は上昇と降下に多くの時間を費やしますが、長距離路線専用の航空機は巡航に多くの時間を費やします。長距離航空機には、最適な巡航性能を提供する翼端装置がより適切に提供されます。

ウィングチップデバイス	航空機の種類を選択してください
ウィングチップフェンス	A320ceo、A300-600、A380
ブレンドウィングレット	A320neo、A330neo、A350
掻き出された翼端	ボーイング 777/777X、787、747-8、E-Jet E2
分割ウィングレット	ボーイング 737 MAX

翼端フェンスは一部のエアバス航空機で一般的です。これらは、A320ceo、旧型の A300-600、エアバス A380 スーパージャンボに搭載されています。一方、エアバスA320エンハンスド、A320neo、A350、およびA330neoはすべて、翼端フェンスの代わりにブレンドウィングレットを備えています。傾斜した翼端は、ボーイング 767-400ER、ボーイング 777、ボーイング 777X、ボーイング 787、ボーイング 747-8、およびエンブラエル E-ジェット E2 に見られます。ボーイング 737 MAX には分割翼があります。

ウィングチップフェンスの長所と短所

エアバス A380 スーパージャンボには、翼端の上下両方に拡張された表面を提供する翼端フェンスが装備されています。前述したように、エアバスはこれらの翼端フェンスを A310-300、A300-600、A320ceo、および A380 航空機に使用しています。しかし、これらの航空機は現在すべて生産終了しているため、エアバスは現在の航空機に混合ウィングレットを使用していることになります。

翼端フェンスはよりシンプルで低コストで、構造への影響が少なく、翼幅全体が増加しないため、最大翼長で飛行する航空機がゲートスペースの制限内に留まることができます。ウィングチップ フェンスには、ブレンド ウィングレットと比較していくつかの欠点があります。たとえば、抵抗を低減する効果が低く、鋭角により寄生抵抗が発生する可能性があります。翼端フェンスによる燃料節約量は、混合ウィングレットに比べて低くなります（つまり、長距離飛行にはあまり最適化されていません）。

全体として、翼端フェンスは、滑らかなブレンドウィングレットを備えたエアバス A350 のような新しい航空機では時代遅れであると考えられています。エンジニアにとっては大きな懸念事項ではないかもしれませんが、A350 に搭載されているような混合ウィングレットは、より視覚的に魅力的で現代的であると考えられています。ただし、翼端フェンスはより単純です。しかし、これではエアバスが超長距離航続距離のA380にそれらを使用した理由が説明されません。

巨大なエアバス A380 を運用するには空港のインフラを改修する必要があり、これが常に航空機の制約となっていました。エアバスのエンジニアは、エアバス A380-800 を設計したとき、実際に登場することのなかった伸びたエアバス A380-900 に最適化された特大の翼を備えた機体も設計しました。 A380 は巨大で、航空機が誘導路、滑走路、ゲートに適合することを保証するために航空機の翼幅に 80 メートル (262.5 フィート) の制限を課す ICAO 付属書 14 コード F 規制内で運用できるように設計する必要がありました。

ランク付けされた翼端を使用すると、A380 の翼が大きくなり、技術者は翼全体のサイズを小さくする必要があり、それ自体が妥協することになるでしょう。翼端フェンスを使用することで、エアバスのエンジニアはスーパージャンボの翼幅をコード F の制限内に収まる 78.75 メートルに抑えることができました。

エアバスが A380 にフェンス付き翼端を選択した理由を選択してください
翼の長さの短縮	80 メートルのコード F 規制内で動作する必要があります。
ユニークなプロフィール	A380 の独自の空力プロファイルと高アスペクト比の翼により、混合ウィングレットの必要性が軽減されました。
軽量化	より重いブレンドウィングレットにより重量が軽減され、さらなる補強の必要性がなくなりました。
経験	エアバスは翼端フェンスに関して豊富な経験を持っていました。
料金	既存のフェンスで囲まれた翼端技術を使用する方が安価でした。

小型のボーイング 787 は傾斜翼端を使用しており、これにより翼幅が大幅に増加します。しかし、これは小型の飛行機なので、それは問題ありません。しかし、A380 では、このような翼端装置を使用すると、スパンが限界を超えてしまったでしょう。そのためには、費用のかかる空港インフラの改修が必要になるか、翼を小型化する必要があったでしょう。要するに、それは妥協でした。その間、 。

A380 の翼フェンスに関するその他の考慮事項

しかし、それが唯一の要因ではありませんでした。 A380 の大型で高アスペクト比の翼は、抗力を低減するようにすでに設計されており、翼端フェンスにより約 2 ～ 3% の抗力低減が可能です。混合翼 (または傾斜翼端) を使えば抗力はさらに減少するでしょうが、A380 にとってそれらのわずかな空力的増加はそれほど重要ではないと考えられていました。

もう 1 つの考慮事項は、A380 がすでに重い航空機であるということでした。翼端フェンスは、小型でシンプルなため、翼の付け根にかかるストレスが少なく、追加の構造補強の必要性が軽減されるため、余分な重量を追加しない方法と見なされていました。さらにもう1つの要因は、エアバスがすでに250億ドルをかけてA380の開発を進めていたことだ。実証済みの翼端フェンスがより安価な解決策でした。

全体として、エアバスは、翼端フェンスで渦を十分に軽減でき、A300 や A320ceo などの以前のエアバス航空機のおかげで翼端フェンスを使用することがより快適であると判断しました。ある意味では、これらの翼端装置の使用は、A380 が新しい飛行機ではなく、いかに大きな飛行機であったかを強調していると主張することもできます。 A350 や 787 と比較して、伝統的な素材と非効率なエンジンの使用、軽量複合材料とより優れたエンジンの広範な使用が、A380 の運命を決定づけました。

A380 の計算されたトレードオフ

全体として、エアバスのエンジニアは翼端を柵で囲んだのが妥協に値すると考えた。レイク翼端やブレンディング翼端と同程度に抗力を低減するわけではありませんが、これはスーパージャンボには許容範囲であると見なされていました。重要なのは、エアバスのエンジニアがコード F の制限を最大限に活用して翼を設計できるようにしたことです。

エアバスのエンジニアは、フェンス付き翼端についても豊富な経験を持っており、スーパージャンボの開発全体のコストを削減する方法と考えていましたが、エアバスのエンジニアは現在、A350 や A330neo のような新しい航空機ではこの制約から解放されています。

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RUAG Aerostructions は A380 の翼端を製造しており、次のように述べています。高い揚力係数により抵抗が少なくなります、リフト軸周りの安定性が向上し、縦軸周りの操作性が向上します。それでも、これらは理想的なものではありません。デザインはトレードオフになることが多く、エアバスのエンジニアは、フェンスで囲まれた翼端を使用するトレードオフが、抗力の低減とその他の考慮事項との間の適切なバランスであると考えました。 A380 では、エアバスはハブアンドスポーク モデルが航空の未来になることに賭けました。自社のA350と、787によるより柔軟なポイントツーポイント旅行に賭けたボーイングに負けた。