翼梢小翼技術

翼梢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。這一思想一經試驗果然奏效。翼梢小翼的安裝有直立或斜置等幾種方式，有上單小翼、下單小翼、上下雙小翼等布局形式。

基本介紹

• 中文名：翼梢小翼技術
• 安裝方式：直立或斜置
• 提出人：R·T·惠特科姆
• 時間：上世紀70年代NASA

發展過程

形成初期

上世紀70年代NASA（美國宇航局）提出了現代梯形翼梢小翼方案，其實要歸功於美國國家航空航天局出色的空氣動力學家——R·T·惠特科姆。他的三項發明——跨聲速面積律、超臨界機翼和翼梢小翼，使全世界軍用和民用航空大大受益。惠特科姆從鳥翅膀尖部的小翅得到啟發，1976年提出了翼梢小翼的概念。

發展中期

此後，翼梢小翼技術陸續進入公務噴氣機和商用飛機領域。翼梢小翼的另外一個好處是可以增加飛機的抖顫裕度（當機翼產生的升力過大以致氣流過早分離、機翼失速時，機翼就會發生抖顫）抖顫裕度的增加可使飛機在更高的高度飛行，燃油里程就會增加。

翼梢小翼的作用是重新調整翼尖渦流，使其更加遠離機翼外側並上移至層流之上。由於翼尖表面的壓差作用，空氣趨向於圍繞翼尖沿下表面向外側流動，內側機翼，氣流則沿上表面流動。加裝翼梢小翼後,由其重新配位的小翼渦流在翼梢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。翼梢小翼同時產生相應的推力。在原理上與行駛的帆船相似。帆船搶風行駛時，帆承受著劇烈的逆風，此時，水下的龍骨擠壓著帆船前行。還應當注意，翼梢小翼產生了增加展玄比的氣動效果（因此減少了誘導阻力），實際上卻未顯著加大翼展。此外使翼展增加最小化，其結果也使機翼彎距和結構重量的增加最小化。翼梢小翼的結構和布局有很多方案，有的已獲得專利。

當下

目前，值得注意的飛機翼梢小翼改進計畫有兩類Quite Wing System’s（安靜機翼系統）的B727改進型和Aviation Partner’s(AP)B737-NG所採用的系列型。據稱這兩種翼梢小翼由於飛行任務剖面不同，均可以節油5~7%。通常，航程越長，巡航高度和馬赫數就越高，節油也越多。在短距航段，飛機爬升和下降占用過多的時間，巡航階段需時較少，（翼梢小翼）的裝配增重以及額外的浸潤面積和寄生阻力可能會抵消氣動力改善帶來的的利益。

好處

翼梢小翼對飛機來說還有一個至關重要的好處就是可以降低其起飛階段的噪聲分布。因為翼梢小翼改進了原機翼的高攻角品質，所以在給定起飛推力下，爬升性能得到了改進。本質上說，這種情況也適用於737飛機。因為在起飛爬升階段可以使用較少的發動機推力，可以明顯降低側向噪聲。作為變通，在噪聲不大受限制的情況下，也可以使用全起飛推力得到較大的爬升能力。對於某些公務噴氣機，翼梢小翼可使飛機在不採用階梯爬升方法的情況下達到最大巡航高度，當然要耗費多一些燃油。

結構問題

儘管翼梢小翼可以增加燃油里程，但是安裝翼梢小翼也會引起結構方面的問題。翼梢小翼減少阻力的方式會導致機翼外段彎距和剪下載荷增加。若翼梢小翼偏離垂直位置向外傾斜，此類載荷還會增加，如果載荷沒有增加，那么翼梢小翼則不可能帶來好處。目前B737-800所採用的翼梢小翼與其它飛機的翼梢小翼的不同之處在於，一是高展玄比，二是與翼尖的連線採用大曲率半徑方式。據製造商說連線部光滑的外表曲面可以減少翼梢小翼與大翼尖區域之間的干涉，因之允許翼梢小翼玄向前伸展之翼尖最大厚度處。2000年波音邁出明顯一步，宣布它們將把彎折式翼梢小翼作為B737-800的標準選項，此後交付的該型飛機不管有沒有翼梢小翼都將對機翼實施結構增強，以便用戶在此後選裝翼梢小翼時適用。據波音公司稱，安裝彎折式翼梢小翼的B737-800飛機可飛得更遠一些，節油3～5%，或多載重6000磅。另外一些好處是，降低了機場附近的噪聲，降低發動機的維護成本，並可改善高原機場或高溫氣象條件下的起飛性能。

翼梢小翼大約增重520磅，8英尺高的翼梢小翼主要由碳纖維複合材料和鋁合金製造，斜度為底部寬4英尺，頂部2英尺，翼梢小翼與大翼採用螺栓連線。其它波音飛機的情況是，737-700-NG裝上翼梢小翼後噪聲級別由A降低到AA，椐加理福尼亞機場負責人說，這意味著每天可以增加32個航班；767飛機的翼梢小翼評估正在進行中；747飛機的翼梢小翼高達14英尺，其試驗費用將“很高昂”，實際套用尚需時日。

儘管翼梢小翼的好處十分明顯，然而製造商們仍在研究其它多種降低翼尖渦流和誘導阻力的方法，波音公司用於B767-400的‘扁平式收集翼尖’便是一種方案。而B-777的遠程改型則被建議使用超級彎折式的翼梢小翼。值得注意的是，B777飛機在B747-400已採用翼梢小翼之後設計，但卻採用了儘可能大的翼展（也增加了展弦比）而沒有採用小翼展加裝翼梢小翼技術。專家認為，其原因主要在於翼面積減少（因而也增加了翼載荷）後可能無法支持改型機的高重量。

翼梢小翼

翼梢小翼是機翼的延續，一般都是向上翹起的，波音公司的飛機一般採用這種上折的小翼。但還有一種同時向上下兩個方向延伸的雙片式的翼梢小翼，稱為翼稍帆片，被空客A320、A380採用。

由於機翼上下表面壓力不同使得上下表面流向不同，會在兩個翼尖捲起翼尖渦，翼尖渦對機翼流場產生下洗從而減小了有效迎角從而使氣動力在阻力方向有阻力分量從而產生誘導阻力，因此誘導阻力來自於翼尖渦下洗，與粘性無關。

單片形式的翼稍小翼對於改善機翼上表面流線向內偏斜有較好作用，但對改善機翼下表面流線的向外偏斜作用相對較弱，因此設計上將其面積取得略大。雙片形式的翼稍小翼（翼稍帆片），能夠同時較有效的改善上下表面的流線偏斜，因此對於抑制翼尖渦更有效率，從而這種小翼在總體面積上可做得相對小些。