飛機升力的好幫手——翼尖小翼

大家在乘坐飛機欣賞窗外美景時,是否觀察過機翼上的這個部位(如下圖紅圈所示)。這個翼尖翹起的結構稱為翼尖小翼,它被現代民航客機所廣泛採用。那為什麼要加裝翼尖小翼?它又有哪幾種類型呢?本文就給大家簡單介紹一下翼尖小翼。

一、為什麼要裝翼尖小翼?

我們知道,飛機的升力來自於機翼上下表面的壓力差。但是在翼尖附近,由於沒有機翼的分隔,下翼面的高壓氣流就會繞過翼尖流到上翼面,從而形成了升力的「副產品」——翼尖渦。翼尖渦會削弱翼尖部分的升力,影響飛機的穩定性。而翼尖小翼就好比一堵牆,可以重新調整翼尖繞流,減弱翼尖渦。它的出現首先可以減小飛機尾流,降低對後方飛機的干擾。其次可以減少飛行阻力,增加機翼上下表面的壓力差,提高飛機爬升性能。另外,在長航程飛行中,翼尖小翼可以有效減小油耗,提高航程。

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二、翼尖小翼有哪幾種?

1、翼尖帆(wingtip fence)

翼尖帆同時向上下翼面 延展,可以有效減小翼尖渦。常見於空客A320系列飛機。

2、端板式小翼(wingtip end plates)


大家小時候折的紙飛機其實就融入了端板式小翼的技術,端板式小翼早期是垂直於機翼安裝,如今則通過一定的外傾角與機翼相連,可以為飛機帶來附加升力。端板式小翼常見於波音B747-400、空客A330和A340。

3、融合式小翼(blended winglets)

融合式小翼通過一段光滑的弧線與機翼相連,其略微外傾,可以帶來額外的升力。這種小翼早期常見於波音B737NG系列。而近年來空客公司推出的「鯊魚鰭小翼」也屬於融合式小翼的一種,它是空客A320neo系列的標準配置。而空客A350XWB則安裝了更「時尚」的融合式小翼。

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4、斜削式翼尖(raked wingtip)

斜削式翼尖見於波音B787、波音B747-8、波音P-8「海神」反潛機等機型。斜削式翼尖比主機翼擁有更大的後掠角,其與主機翼的整合更加平整圓潤、由於斜削式翼尖增加了機翼翼展,所以相同長度的斜削式翼尖比傳統翼尖小翼效率更高。

5、雙叉彎刀式小翼(Split Scimitar Winglets)

雙叉彎刀式小翼較傳統翼尖小翼增加了一個下部翼片,可以更好的減小阻力。它出現在波音B737MAX系列飛機上。

6、環型小翼(spiroid winglets)

法國達索公司生產的「獵鷹50」公務機曾經測試過環形小翼。這種環形小翼上部橫向的翼片可以產生升力,外側翼片的作用同於傳統的翼尖小翼,內側翼片可以起到翼刀的作用——破壞上翼面氣流的橫向移動。而帶有外傾角的安裝可以讓內外側小翼都產生升力。

7、霍納式翼尖(Hoerner wingtip)

霍納式翼尖是以德國空氣動力學大師——Dr. Sighard F. Hoerner命名此翼尖最早是軍事研究成果,後來被用於民用飛機。霍納式翼尖將下翼面適當縮短,形成一個類似斜坡的結構。下翼面部分氣流被上翼面尖銳的翼尖所阻擋並推向外側,從而減少對上翼面氣流的影響。

8、網格式翼尖(wing grids)

網格式翼尖的靈感來源於鷹的翼尖,這種網格式翼尖可以削弱翼尖的循環氣流,從而減小翼尖渦的能量。

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