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飞机翼尖小翼发展及作用
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搭乘飞机的时候大家会注意到很多飞机在位于飞机机翼的翼梢,会有上翘的小翼或者是由上下小翼组成的装置,这便是飞机的翼梢小翼。

翼尖小翼(winglet或wingtip),又称作翼梢小翼、翼尖帆或翼端帆。翼尖小翼可有效的改善飞机燃油效率和增加巡航航程。

上世纪70年代美国国家航空航天局的空气动力学家R•T•惠特科姆从鸟翅膀尖部的小翅得到启发,提出了翼尖小翼的概念在小展弦比机翼的翼梢处装一个小翼片,从而既提高了展弦比,又不会使结构质量和摩擦阻力增加很多。

翼尖小翼的作用

当气流流过机翼的上下两个表面时,所产生的气压差会在机翼产生向上的升力,当这种力大于飞机的重量时,飞机便能够在天空飞行。但这时机翼下表面的高压区气流会绕过翼尖流向上翼面,形成强烈的旋涡气流,当飞机飞的越快,所产生的涡流也越强,这样会增加飞行时的阻力和燃料的消耗。

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图:翼尖小翼的作用

翼尖小翼重新调整翼尖涡流,使其更加远离机翼外侧并上移至层流之上。加装翼尖小翼后,由其重新配位的小翼涡流在翼尖小翼周围产生交叉气流,此气流通常与流过机翼表面的气流垂直。由交叉气流产生的侧向力含有向前的分量因而产生阻力,翼尖小翼同时产生相应的推力,有效的减少飞行时的阻力和燃料消耗。

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图:翼尖小翼的作用

为什么有的飞机有,而有的飞机却没有呢?

虽然翼尖小翼能够有效的减少飞行时的阻力和燃料消耗,但在短程航线上它为飞机带来的额外负重抵偿不了加上它而剩掉的燃料消耗。所以在一些用于短程航线的飞机上并不会安装翼尖小翼。大多数飞机制造商在制造新飞机时可根据客户需求选装翼尖小翼,而较早生产的部分飞机可以通过飞机维修企业加装翼尖小翼的改型。因为国际油价抬升,各航空公司纷纷要求厂商加装翼尖小翼。

翼尖小翼的发展历程

翼尖小翼的安装有直立或斜置等几种方式,有上单小翼、上下双小翼等布局形式。但都实现了油耗的改进。飞机制造商经过测试后发现翼尖小翼还可以改善巡航速度、爬升率并提高飞行高度。

翼尖小翼的概念最早可以上溯到19世纪初一位英国空气动力学家的构想,但这一概念一直停留在图纸上,直到上世纪70年代初油价开始高涨时,美国国家航空航天局的空气动力学家R•T•惠特科姆首次将其与真正的飞机联系在一起。

空中客车公司也是在民用喷气飞机上使用翼尖装置的先驱之一,从其早期A300飞机开始,空客就开始使用翼尖装置,至今已有数十年的历史。A300和A310两款机型均装配有被称为“镖形”小翼的翼尖装置。随后,空客把在A300 、A310机型上所积累的经验应用在了A320系列飞机上。后来的A330、A340和A380机型上也陆续安装了翼尖装置(形状和大小不尽相同),空中客车新一代远程宽体飞机A350XWB飞机也装有翼尖装置。

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图:空客飞机的翼尖小翼

空中客车公司于2009年年底推出飞机融合式翼尖小翼的“鲨鳍小翼”,它是空客为最畅销的A320系列飞机进行的持续改进项目中的最新元素。鲨鳍小翼由复合材料制成,高2.4米。装配鲨鳍小翼的A320系列飞机可减少4%的燃油消耗。每年每架飞机可减少排放1000多吨的二氧化碳,这相当于200辆家用汽车一年的排放量。

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图:东航配鲨鳍小翼的空客A320飞机

除了节省燃油以外,鲨鳍小翼还能够为A320系列飞机增加100海里(185公里)左右航程,或者在同等航程情况下增加业载450公斤。而且,装配鲨鳍小翼的A320系列飞机拥有更好的起飞性能,越障和爬升能力得到大幅提高。例如装配鲨鳍小翼的A321飞机可以在起飞后直接爬升到比普通A321更高的初始巡航高度。另外,由于阻力减小,发动机在飞行时的平均推力随之减小,发动机养护成本也随之降低。

鲨鳍小翼是现款A320系列飞机的选装配置,A320neo系列飞机的标准配置。目前已有40余家客户选择订购装配鲨鳍小翼的A320系列飞机;从2013年1月1日到5月14日,空客已经向遍布全球的客户交付了47架装配鲨鳍小翼的A320飞机。同时空中客车公司还为客户提供鲨鳍小翼改装服务,为客户已有的A320系列飞机改装更加先进、高效的鲨鳍小翼。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (12/4/2015)
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