科普渦流發生@大決戰

2016年10月26日，俄羅斯勇士表演隊抵達珠海機場，隨行保障的伊爾-76運輸機在高空通場時，機翼兩側上方出現一種像彩煙一樣的白霧。那麼這白霧是什麼呢？大家千萬別認為是飛機發動機排出的。為了給大家“漲姿勢”，在此科普一下，這不是白霧，這是飛機行進中因翼身渦流產生的渦流雲。

上圖是因密歇根湖上的水汽比較富集，所以F-35A機身很容易產生大面積的渦流。

其實，現代戰鬥機在高速飛行時，產生的強勁渦流。由於氣動佈局設計，在高速的氣旋中，離心力把空氣向外甩，導致渦流管的芯成為低壓區，空氣驟然膨脹會導致降溫，此時如果空氣溼度高，大量的水蒸氣就會凝結成霧。於是你就會看到戰機劃出一條條長長的霧氣。

從F16開始的現代先進戰鬥機設計中都開始引入渦流升力的概念。這是人類空氣動力學上劃時代的重要進步，它首次使人類可以有效的利用氣流的分離現象，而不是像以往那樣飛機上出現大量的氣流分離就只能等著失速尾旋墜機。

渦流是一種螺旋狀空氣流動形式，通常來說，在大迎角條件下，渦流會發生得更加強烈。機翼的下表面空氣壓強比上表面要大，因此機翼下方的氣流天然有向上表面流動的趨勢。但是這種趨勢正常情況下會被機翼和流過機翼高速氣流動壓所限制。只要這種限制不夠強，氣流的繞流就會發生，特殊的大迎角條件下，甚至可能出現機翼下方氣流從前緣或後緣向上繞流的情況。但是在機翼的翼尖方向，空氣受到的限制較弱，因此機翼下方的空氣會繞過翼尖，流向機翼的上表面，形成渦流。

實際上飛機上渦流的形成有幾種情況。

翼尖:包括機翼，鴨式前翼，尾翼的翼尖渦；超大後掠角的前緣:如大後掠三角翼，會在機翼內側的位置形成脫體渦；

機翼前緣的轉角處:如雙三角翼，大邊條翼，前緣鋸齒；

渦流能夠產生的額外升力，叫渦升力，提高升阻比。渦流的產生則可以讓飛機在更大的角度下不失速，大幅度地提高飛機的機動性。

戰機的代差通常主要體現在氣動設計和飛控設計上。三代戰機相比於二代戰機，其最突出的改進就是氣動設計被極大地優化。具體到機動性能相關的設計來說，就是渦流增升的設計。三代戰機典型的渦流增升設計有兩個即:邊條翼和鴨翼。增升設計的產物又可以被稱為“渦流發生器”，原理就在於切割高速氣流產生渦流，渦流滾過主機翼產生巨大的升力作用。在三代機中，渦流發生器的形式通常是單一而顯著的邊條和鴨翼。越是後期的越大，渦流發生器夠大，才能進一步加強利用渦流的效果。在第四代戰鬥機上，出於隱身的需要，渦流發生器會變得很小很隱蔽，和機身整體造型融合，並且是多組渦流發生器組合使用。

上圖是F16的尖銳邊條設計在大迎角飛行時造成的強大渦流，向後流經機翼上表面內側大大增加了機翼升力。

隨著航空科技和對物理學的深入研究，發生渦流現在不是難事了，難的是對其有效控制。例如邊條渦固然可以明顯増升（並防止翼面氣流湧向翼尖方向），但是由於這些渦的非線性，搞不好會對飛行品質造成重大影響，大大增加操控難度。所以，渦流發生都是在權衡利弊、並且擁有強大飛控基礎上才敢運用的，尤其是多處複合渦系的綜合運用。

這是呈仰大仰角姿勢的殲10，注意其機翼上產生的凝結的水汽，這些水汽分佈的區域就是渦流的核心地帶。