AOSSCI航空小课堂丨机翼上的“小翅膀”

摘要: 翼梢的 “小翅膀”学名叫做【翼梢小翼】。美国航空航天局(NASA)对其定义为:翼梢的垂直延伸部分,可以改善飞机的燃油效率和增加巡航航程。

10-02 00:26 首页 四川傲势科技

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翼梢小翼

在前不久结束的巴黎航展上,我们欣赏了不少民航飞机的飞行演示。眼尖的观众会发现飞机的机翼翼梢有个“小翅膀”与机翼保持垂直,那这个“小翅膀”是什么呢?显然这不是装饰部件,这对于“重量即成本”的航空业来说,不可能仅仅因为“颜值高”就白白增加飞机结构重量。

翼梢的 “小翅膀”学名叫做【翼梢小翼】。美国航空航天局(NASA)对其定义为:翼梢的垂直延伸部分,可以改善飞机的燃油效率和增加巡航航程。

在飞行中,机翼下翼面的高压区气流会绕过翼梢流向上翼面,形成强烈的旋涡气流,并从机翼向后沿伸很长一段距离,它们带走了能量,增加了诱导阻力。翼梢小翼就是用来消弱这种阻力的。

由于翼稍小翼对减少诱导阻力的明显贡献.现代军民用运输机几乎都安装翼稍小翼。在上下气流交汇处的小翼首先起到端板作用,增大了机翼的有效展弦比,其次由于翼稍小翼产生升力的同时也产生很强的尾涡,它与机翼翼尖尾涡反交,削弱耗散翼尖涡,从而减小诱导阻力。

翼稍小翼亦能产生升力,其对机翼升力方向的分量即提供给飞机升力分量,其对来流方向的分量实为推力分量。升力分量对机翼翼根产生附加弯矩,不可忽视。    

上世纪70年代NASA提出了现代形翼尖小翼方案。1976年,NASA兰利实验室的空气动力学家R·T·惠特科姆从鸟翅膀尖部的上翘小翅得到启发,提出了翼尖小翼的概念。

翼梢小翼优点:

1、端板作用:阻挡机翼下表面绕到上表面的绕流,消弱翼尖涡强度,从而有效增大机翼有效展弦比。

2、耗散翼尖涡:因为翼梢小翼本身也是个小机翼,也能产生翼尖涡,方向与主翼翼尖涡相反,且与其距离很近。在黏性耗散的作用下,两股涡相互缠绕,互相对抗抵消,同样达到减少诱导阻力的目的。

3、增加机翼升力及向前推力:上翼梢小翼可利用三元畸变流场产生小翼升力和推力分量。

4、推迟机翼翼尖气流的过早分离,提高失速迎角:一般来说,后掠机翼翼尖是三元效应区,流管收缩,气流流过时先是急剧加速,压力降低,后是剧烈的压力恢复,进入很陡的逆压梯度区,过早引起翼尖边界层分离,造成世失速。然而安装在翼尖处的翼梢小翼可用其顺压场去对应翼尖逆压场,使压力分布不在陡,减小逆压梯度。如果设计得当就可延迟机翼翼尖处的气流分离,提高飞机失速迎角及抖振升力系数。  

目前有很多飞机加装了翼梢小翼,如空客A350、波音787、中国商飞C919,还有无人机家族中的翼龙II无人机。



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