飛機翼尖小翼發展及作用

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發表于 2016-3-5 19:11:27 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

搭乘飛機的時候大家會注意到很多飛機在位于飛機機翼的翼梢，會有上翹的小翼或者是由上下小翼組成的裝置，這便是飛機的翼梢小翼。

翼尖小翼（winglet或wingtip），又稱作翼梢小翼、翼尖帆或翼端帆。翼尖小翼可有效的改善飛機燃油效率和增加巡航航程。

上世紀70年代美國國家航空航天局的空氣動力學家R•T•惠特科姆從鳥翅膀尖部的小翅得到啟發，提出了翼尖小翼的概念在小展弦比機翼的翼梢處裝一個小翼片，從而既提高了展弦比，又不會使結構質量和摩擦阻力增加很多。

翼尖小翼的作用

當氣流流過機翼的上下兩個表面時，所產生的氣壓差會在機翼產生向上的升力，當這種力大于飛機的重量時，飛機便能夠在天空飛行。但這時機翼下表面的高壓區氣流會繞過翼尖流向上翼面，形成強烈的旋渦氣流，當飛機飛的越快，所產生的渦流也越強，這樣會增加飛行時的阻力和燃料的消耗。
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翼尖小翼重新調整翼尖渦流，使其更加遠離機翼外側并上移至層流之上。加裝翼尖小翼后，由其重新配位的小翼渦流在翼尖小翼周圍產生交叉氣流，此氣流通常與流過機翼表面的氣流垂直。由交叉氣流產生的側向力含有向前的分量因而產生阻力，翼尖小翼同時產生相應的推力，有效的減少飛行時的阻力和燃料消耗。
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為什么有的飛機有，而有的飛機卻沒有呢？

雖然翼尖小翼能夠有效的減少飛行時的阻力和燃料消耗，但在短程航線上它為飛機帶來的額外負重抵償不了加上它而剩掉的燃料消耗。所以在一些用于短程航線的飛機上并不會安裝翼尖小翼。大多數飛機制造商在制造新飛機時可根據客戶需求選裝翼尖小翼，而較早生產的部分飛機可以通過飛機維修企業加裝翼尖小翼的改型。因為國際油價抬升，各航空公司紛紛要求廠商加裝翼尖小翼。

翼尖小翼的發展歷程

翼尖小翼的安裝有直立或斜置等幾種方式，有上單小翼、上下雙小翼等布局形式。但都實現了油耗的改進。飛機制造商經過測試后發現翼尖小翼還可以改善巡航速度、爬升率并提高飛行高度。

翼尖小翼的概念最早可以上溯到19世紀初一位英國空氣動力學家的構想，但這一概念一直停留在圖紙上，直到上世紀70年代初油價開始高漲時，美國國家航空航天局的空氣動力學家R•T•惠特科姆首次將其與真正的飛機聯系在一起。

空中客車公司也是在民用噴氣飛機上使用翼尖裝置的先驅之一，從其早期A300飛機開始，空客就開始使用翼尖裝置，至今已有數十年的歷史。A300和A310兩款機型均裝配有被稱為“鏢形”小翼的翼尖裝置。隨后，空客把在A300 、A310機型上所積累的經驗應用在了A320系列飛機上。后來的A330、A340和A380機型上也陸續安裝了翼尖裝置（形狀和大小不盡相同），空中客車新一代遠程寬體飛機A350XWB飛機也裝有翼尖裝置。' g' s% I! Q: j" Z, z6 I4 R W

8 M/ [( O0 C0 n* m4 E空中客車公司于2009年年底推出飛機融合式翼尖小翼的“鯊鰭小翼”，它是空客為最暢銷的A320系列飛機進行的持續改進項目中的最新元素。鯊鰭小翼由復合材料制成，高2.4米。裝配鯊鰭小翼的A320系列飛機可減少4%的燃油消耗。每年每架飛機可減少排放1000多噸的二氧化碳，這相當于200輛家用汽車一年的排放量。& }% C2 D+ }- p! r+ N% X! a

除了節省燃油以外，鯊鰭小翼還能夠為A320系列飛機增加100海里（185公里）左右航程，或者在同等航程情況下增加業載450公斤。而且，裝配鯊鰭小翼的A320系列飛機擁有更好的起飛性能，越障和爬升能力得到大幅提高。例如裝配鯊鰭小翼的A321飛機可以在起飛后直接爬升到比普通A321更高的初始巡航高度。另外，由于阻力減小，發動機在飛行時的平均推力隨之減小，發動機養護成本也隨之降低。

鯊鰭小翼是現款A320系列飛機的選裝配置，A320neo系列飛機的標準配置。目前已有40余家客戶選擇訂購裝配鯊鰭小翼的A320系列飛機；從2013年1月1日到5月14日，空客已經向遍布全球的客戶交付了47架裝配鯊鰭小翼的A320飛機。同時空中客車公司還為客戶提供鯊鰭小翼改裝服務，為客戶已有的A320系列飛機改裝更加先進、高效的鯊鰭小翼。