王梓超

在乘坐飛機的時候，我們經(jīng)常能夠看到飛機的機翼翼梢有個“小翅膀”與機翼基本保持垂直，我們自然而然發(fā)出疑問：這個“小翅膀”是什么呢？顯然，這肯定不是裝飾部件，對于奉行“重量即成本”觀念的民航業(yè)來說，絕不會為了單純好看而增加飛機結(jié)構(gòu)重量。翼梢的“小翅膀”學名叫做翼梢小翼，美國航空航天局（NASA）對其定義為：翼梢的垂直延伸部分，可以改善飛機的燃油效率和增加巡航航程。

機翼的升力源自氣流流過機翼上下表面后出現(xiàn)的壓力差——相比機翼下方空氣的流速，上方空氣的流速更快。這樣機翼上方的氣壓低于下方，這種壓力差也就形成了向上的升力。不過機翼的長度總歸是有限的，在翼梢處，氣流將從機翼下方的高壓區(qū)轉(zhuǎn)向機翼上方的低壓區(qū)。當機翼高速向前移動時，翼梢處的氣流相對向后流動。氣流向上并向后移動的結(jié)合，就會形成翼尖渦流。翼尖渦流會增加誘導阻力，從而降低機翼的效率，增加油耗，減小航程航時。翼梢小翼可以阻礙上下表面的空氣繞流，降低因翼尖渦流造成的誘導阻力，提高升阻比。

上世紀70 年代NASA提出了現(xiàn)代梯形翼梢小翼方案。1976年，NASA蘭利實驗室的空氣動力學家R·T·惠特科姆從鳥翅膀尖部的上翹小翅得到啟發(fā)，提出了翼梢小翼的概念，并在2年后的1978年首次通過試驗證明了在翼稍安裝垂直翼面可以降低誘導阻力。翼梢小翼和惠特科姆的另兩項發(fā)明——跨聲速面積律和超臨界機翼，使全世界軍用和民用航空大大受益。 很多老舊機型在設計時原本沒有翼稍小翼，但因為幾年前國際油價一度飆升，翼稍小翼降低阻力減少油耗的優(yōu)點對于航空公司誘惑不小，于是各航空公司紛紛要求飛機廠商加裝翼稍小翼。如今，翼稍小翼已經(jīng)幾乎成為飛機的標配。有些飛機的翼稍小翼也成為識別機型的重要特征，比如空客A320系列的三角形翼稍小翼。而對于全新一代客機來說，由于復合材料的大量使用，使得機翼的制造技術(shù)有了革命式的發(fā)展。這使得翼稍小翼并不像過去那樣僅僅是一個垂直于機翼的獨立構(gòu)件，而是將機翼和翼稍小翼完美地融合在一起，比如波音787、空客A350和中國商飛的C919。這些飛機的翼稍部分逐漸上翹，形成完美的過渡曲線。這讓翼稍部分的流場進一步優(yōu)化，從而達到增效節(jié)油的效果。endprint