飞机上翘的翼尖

问:为什么飞机翼尖翘起来那么高?

答:因为安装了选装的翼梢小翼。

翼梢小翼是装在飞机机翼梢部的一组直立的小翼面,有多种形式,具有降低阻力、增加升力的作用,从而达到降低油耗/排放和延长发动机寿命的效果。在机场最常见到的翼梢小翼是波音737的融合式翼梢小翼和空客飞机的上下小翼。

从2000年开始,波音开始在新一代737上引入融合式翼梢小翼。由客户决定选装的翼梢小翼,既可以在新飞机制造过程中安装,也可以改装包的方式在客户现有飞机上安装。

在飞行中,机翼下翼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,并从机翼向后沿伸很长一段距离,它们带走了能量,增加了阻力。翼梢小翼部分地阻断了上绕气流,使涡流减弱,从而减小了飞行阻力 . 对大多数运输机来说,在巡航飞行时,诱导阻力约占飞机总阻力的40%,如果能减少诱导阻力,对节约油耗和降低飞机的运行成本具有很大的经济价值。

战斗机为何不装翼梢小翼?

翼梢小翼净效益比较明显,但也不是随意添加的。翼梢小翼的作用在于:在翼尖下游耗散翼尖涡;使机翼上、下表面气流横向流动产生的诱导速度与自由流合成的速度,在小翼上产生垂直当地气流方向的向内侧力(小翼升力),其在自由流方向产生显著的推力分量;起到端板作用,增大机翼的有效展弦比。翼梢小翼会产生相内的侧力,但同时也会产生弯矩,并且可能增加机翼后缘载荷。一切协调之后的结果就是翼梢小翼在某个特定的速度范围(一般是运输机的巡航速度)内产生最佳的结果,在其他速度上意义不大。同时翼梢小翼会影响机动性能,所以对于战机而言,一般不会选择。另:前掠翼可以从根本上消除诱导主力,不过对复合材料和结构设计技术要求太高。

翼梢小翼与翼稍帆片

翼梢小翼是机翼的延续,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的翼梢小翼,称为翼稍帆片,被空客A320、A380采用。


由于机翼上下表面压力不同使得上下表面流向不同,会在两个翼尖卷起翼尖涡,翼尖涡对机翼流场产生下洗从而减小了有效迎角从而使气动力在阻力方向有阻力分量从而产生诱导阻力,因此诱导阻力来自于翼尖涡下洗,与粘性无关。


单片形式的翼稍小翼对于改善机翼上表面流线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取得略大。双片形式的翼稍小翼(翼稍帆片),能够同时较有效的改善上下表面的流线偏斜,因此对于抑制翼尖涡更有效率,从而这种小翼在总体面积上可做得相对小些。



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