细心的旅客在乘坐飞机时,可能会注意到飞机的机翼翼尖有的是直的,而有的却是弯的,这是为什么呢?原来弯的翼尖人称“翼梢小翼”,它在飞机上有着特别的功用。
翼梢小翼的由来
翼梢小翼是机翼的延续,位于飞机机翼的翼梢,有单上小翼、上下小翼等形式。
20世纪70年代,美国宇航局提出了现代梯形翼梢小翼方案,这要归功于美国国家航空航天局杰出的空气动力学家惠特科姆。他的三项发明——跨声速面积律、超临界机翼和翼梢小翼,使全世界航空业受益匪浅。
惠特科姆从鸟类翅膀尖部的小翅得到启发,1976年提出了翼梢小翼的概念,设想在小展弦比机翼的翼梢处装一个小翼片,这样既提高了展弦比,又不会使结构质量和摩擦阻力增加。这一设想一经试验果然奏效。翼梢小翼的另外一个好处是可以增加飞机的抖颤裕度,使飞机能够在更高的高度飞行,燃油里程就会增加。
此后,翼梢小翼技术陆续进入公务喷气机和商用飞机领域。
翼梢小翼的功用
翼梢小翼一般都是向上翘起的,波音公司的飞机一般采用这种上折的小翼。但还有一种同时向上、下两个方向延伸的双片式翼梢小翼,也称为翼稍帆片,被空客A320、A380等机型采用。
飞机飞行过程中,当气流流过机翼的上下两个表面时,所产生的气压差会在机翼产生向上的升力,当这种力大于飞机的重量时,飞机便能够在天空飞行。但与此同时,机翼下表面的高压区气流会绕过翼梢流向上翼面,形成强烈的旋涡气流,飞机飞得越快,所产生的涡流也越强,这样会增加飞行时的阻力和燃料的消耗。
翼梢小翼重新调整了翼尖涡流,阻碍上下表面的空气绕流,从而减小涡流的强度,有效减少了飞行时的阻力和燃料消耗。此外,合适的角度能同时产生向上和向前的分力,进而增加飞机的推力和升力。
翼梢小翼是一种先进的技术。它类似于机翼翼面的小机翼,近似垂直于机翼翼面,只要翼梢小翼翼面的曲率和安装方向与机翼翼尖的气流匹配得当,上翼梢小翼就会产生内向的侧向力,可以抑制机翼翼尖涡流,减少诱导阻力。单片形式的翼稍小翼对于改善机翼上表面流线的向内偏斜有较好作用,但对改善机翼下表面流线的向外偏斜作用相对较弱,因此设计上将其面积做得略大。双片形式的翼稍小翼能够较有效地改善上下表面的流线偏斜,因此对于抑制翼尖涡流更有效率,这种小翼在总体面积上可做得相对小些。
近年来,波音公司在波音737-800飞机上加装了翼梢小翼,减阻效果特别明显,可使航程增加240~350公里,这对于中短程飞机来说是相当可观的。按照这一数据测算,每架波音737-800飞机每年至少可以节约20万美元。