航空知識——飛機翼尖小翼

翼尖小翼(winglet或wingtip),又稱作翼尖帆或翼端帆,航空業界內叫翼梢小翼,位於飛機機翼的翼梢。通常用於提高固定翼航空器機翼的效率,也可用來改善航空器的操縱特性。

翼尖渦的形成

正常飛行時,下翼面的壓強比上翼面高,在上下翼面壓強差的作用下,下翼面的氣流就會繞過翼尖流向上翼面,這樣形成的漩渦流稱為翼尖渦。

航空知識——飛機翼尖小翼

圖1

翼尖渦的形態:

航空知識——飛機翼尖小翼

圖2

由於翼尖渦的誘導,導致氣流下洗,在平行於相對氣流方向出現阻礙飛機前進的力,這就是誘導阻力。

航空知識——飛機翼尖小翼

圖3

自2000年以來,波音737系列最著名的特徵就是翼尖小翼的引入,翼尖小翼是翼尖的擴展,主要用於減少升力誘導阻力、提供額外升力,從而減少碳排放、提高燃油經濟性。目前常見的兩種翼尖小翼,一種是波音737NG飛機的混合式小翼、另一種是空客早期的WINGTIP(空客後期飛機也均採用737NG飛機的混合式小翼)。

航空知識——飛機翼尖小翼

圖4、737NG混合式小翼

航空知識——飛機翼尖小翼

圖5、空客A320的WINGTIP

通過翼尖小翼的引入,既增大了翼展,又減少了機翼下部的氣流向上表面繞,從而減小誘導阻力。

航空知識——飛機翼尖小翼

圖6、有無翼尖小翼空氣對比

目前波音已發展了一種先進科技小翼-AT小翼,用於737 MAX 家族。AT小翼為直邊緣、裂開式小翼,它比目前現有的小翼技術還要節省1.5%的燃油,通過對大翼翼展載荷的重新分配,增加了翼展的有效面積,平衡了有效的翼展的上下部分,從而產生更多的升力,降低誘導阻力,進而在不通過增加飛機重量的前提下提高空氣氣動效率。

航空知識——飛機翼尖小翼

圖7、AT小翼

翼尖小翼的優點:

1. 飛機在翼梢增加翼尖小翼後,由於翼尖渦得到明顯緩解,機翼上下表面的壓力差變得更大,飛機爬升能力有了顯著的提高,同時速度也有一定程度上的增加。在管制工作中,有翼尖小翼的飛機在有高度限制時其優勢是非常明顯的。

2. 增加小翼後飛機所產生的尾流有了明顯的減小,對後機尾流乾擾也變得更小了,在管制工作中,尾流的干擾不僅在起降階段表現的明顯,同時在巡航階段也是如此,飛機的偏置功能在一定程度上也是基於此原因的考慮。

3. 由於翼尖小翼減小了飛行阻力,發動機的油耗也會相應的減小,航空公司長期的運營成本也在減少。因此,很多航空公司在選擇飛機上也會要求生產商安裝翼尖小翼。

翼尖小翼的缺點:

1. 增加翼尖小翼在成本上的投入是較大的,而且後期維護的成本也相對較高。因此,從成本的角度,增加了翼尖小翼其對飛機的製造成本和製造工藝都有了新的要求。

2. 增加翼尖小翼後雖然爬升性能和速度方面有顯著提高,但是其抗大側風的能力,以及轉彎的性能相對變得較差。因此,並不是增加翼尖小翼後,飛機的所有性能都有提高。

3. 飛機在一定的巡航階段翼尖小翼的節油特性才發揮的比較明顯,超過這個速度範圍其並不太大的實際意義,這也是為什麼在對機動性能要求較高的軍用飛機上基本沒有加裝小翼的原因之一。同時,民航飛機如果僅是支線等短程航線飛行,其小翼並沒有什麼優勢。


分享到:


相關文章: