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飞机上的翼尖小翼有什么用?

   发布日期:2015/7/4         浏览次数:2410次

 

飞机上的翼尖小翼有什么用?

    翼尖小翼,又叫翼梢小翼,它通常位于飞机机翼的翼梢处。它到底有什么作用呢?除了飞机有,直升机也有吗?
 
1、翼尖小翼的作用
 
 
翼 尖 小 翼
 
    上图中,从客机窗户看去,红色箭头所指的就是翼尖小翼。经常坐飞机的网友,肯定对翼尖小翼不陌生,但其作用到底是什么,因为大家平时不关注,所以不一定人人都知道。今天咱们详细说说。
    飞机之所以能产生升力,这是因为机翼上方的气流速度大于机翼下方的气流速度,如下图所示:
 
 
机翼上下表面空气流速不一样
 
    仔细观察上面的示意图,其中的黑线代表同一时间内,空气的位置,当它们还在前方时,空气的运动速度是一样的,可是经过机翼时,就会发现,机翼上方的空气移动的比下方的快得多。
    其原因不难理解,咱们可以把空气想象成水,而机翼把水分成了两条河。
机翼产生升力示意图
 
   
 
      机翼下方的这条“河”,因为河岸很平直,水还是按照以前的流速从下方流过,几乎没有变化,而机翼上方的那条“河”,就不同了,其河岸突然变窄,导致水流速度突然大增。就像是一条宽宽的河流,在流经一处很窄的河道时,流速突然增加一样。
    机翼上方的空气流速很快,带来的结果是机翼上方的压力突然变小,于是机翼上下方产生一个压力差,这个压力差就把机翼顶起来了。
    既然机翼下方的大气压力大于上方,那么显然,空气会有一个往机翼上方窜的趋势,也就是漏气,漏气的地方通常发生在机翼的翼尖处。
 
 
机翼的翼尖处,空气往上卷曲
 
 
 
机翼下方的空气有向上跑的趋势,最终在翼尖产生一个翼尖涡流
 
 
 
战斗机翼尖产生的翼尖涡流
 
 
    本来,飞机耗费燃油,是想在机翼上方营造一个低气压,越低越好,但是空气却从翼尖往上跑,增大了机翼上方的气压,从而降低了机翼的升力,这也意味着,浪费了燃油。对于非常注重节油的航空公司来说,是绝对不想看到的,所以,必须想办法避免。
    怎么避免?答案当然是翼尖小翼了。
 
翼尖小翼可以部分消除翼尖涡流
 
    从上图可知,翼尖小翼虽然不能百分之百消除翼尖涡流,但是,它大大地减小了它,这能让客机节省更多的燃油。
 
 
2、长相各异的翼尖小翼
    说完了它的作用后,咱们一起来看看各式的翼尖小翼。
 
 
空客A350客机,其翼尖小翼具有流线型。上面的长条金属是飞机上放电刷,为的是把飞
机机身摩擦产生的电释放到空气中,当遭受雷击时,强电流也部分地从放电刷释放到大气中
 
    确实如此,波音787的翼尖装置,既不向上弯折,也不向下弯折,更不是像一些客机似的,上下都弯折。波音787的翼尖装置叫做“斜削式翼梢”或者“斜削式翼尖”。
    虽然名字不同,但其实都是翼尖装置的一种而已。据称,根据波音和美国国家航空航天局的试验结果,斜削式翼尖能够降低高达5.5%的阻力,相比之下,传统翼尖小翼的减阻效果为3.5%-4.5%。根据另外的研究,相同长度的斜削式翼梢与翼尖小翼相比,前者的效率更高。
 
 
空客A380上的翼尖小翼
 
 
这种形状的翼尖小翼,有点儿像鸟儿岔开的翅膀
 
    有的飞机,比如最新的波音787,看上去,似乎并没有常规的翼尖小翼。
 
 
波音787梦幻客机
 
    确实如此,波音787的翼尖装置,既不向上弯折,也不向下弯折,更不是像一些客机似的,上下都弯折。波音787的翼尖装置叫做“斜削式翼梢”或者“斜削式翼尖”。
    虽然名字不同,但其实都是翼尖装置的一种而已。据称,根据波音和美国国家航空航天局的试验结果,斜削式翼尖能够降低高达5.5%的阻力,相比之下,传统翼尖小翼的减阻效果为3.5%-4.5%。根据另外的研究,相同长度的斜削式翼梢与翼尖小翼相比,前者的效率更高。
 
 
波音787上的斜削式翼尖
 
 
3、直升机上的翼尖小翼
    飞机上有翼尖小翼,那么直升机呢?
    要判断直升机上有没有必要有,我们先得看看,直升机的螺旋桨到底会不会产生翼尖涡流。如果没有产生,那肯定是没必要有,但事实如此吗?
 
 
直升机螺旋桨的叶尖也产生了翼尖涡流
 
    所以,直升机还是有必要配翼尖小翼的,怎么配?如下图:
 
 
直升机螺旋桨叶尖边缘这种造型,为的是带来翼尖小翼的效果
 
 
直升机螺旋桨叶的叶尖
 
    既然直升机螺旋桨有,那么作为同样是旋转的风力发电机,有没有呢?答案也是肯定的。在一些风力发电机上,它们的翼尖小翼是这个样子的。
 
 
风力发电机上的翼尖小翼
 
4、节能环保的翼尖小翼
    加装翼尖小翼后可显著的减小机翼的诱导阻力,所谓诱导阻力,就是由翼尖涡流带来的阻力,以B737NG飞机为例,它在风洞实验和飞行试验结果中表明,加装翼尖小翼后能使全机诱导阻力减小20%~35%。换算成燃油,意味着单架飞机每飞行1小时可节约航油50-80公斤,全年可节约燃油达到200多吨。节约了燃油就意味着可以少带燃油,从而增加载客量,加装翼尖小翼后每次可以多载20多名旅客。如果不增加载客量,那么在油箱满油的情况下,能够延长航程约370公里。
翼尖小翼不但降低了航空公司的运行成本,而且也有效减少了二氧化碳的排放。
    最后,需要说明的一点是,安装翼尖小翼会让增加翼端结构的复杂度,更会增加一些额外的重量,所以,如果是短途飞机,比如航程也就是一个多小时,那么油耗可能反而会增加。航程越长,比如国际航线,那么翼尖小翼的意义就越大。
 
 
 
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