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飛機(jī)翼尖小小翼,節(jié)能減排延程的大學(xué)問!


搭乘飛機(jī)的時(shí)候大家會注意到很多飛機(jī)在位于飛機(jī)機(jī)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(jī)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(jī)燃油效率和增加巡航航程。

 

上世紀(jì)70年代美國國家航空航天局的空氣動力學(xué)家R·T·惠特科姆從鳥翅膀尖部的小翅得到啟發(fā),提出了翼尖小翼的概念在小展弦比機(jī)翼的翼梢處裝一個(gè)小翼片,從而既提高了展弦比,又不會使結(jié)構(gòu)質(zhì)量和摩擦阻力增加很多。

 

翼尖小翼的作用

 

當(dāng)氣流流過機(jī)翼的上下兩個(gè)表面時(shí),所產(chǎn)生的氣壓差會在機(jī)翼產(chǎn)生向上的升力,當(dāng)這種力大于飛機(jī)的重量時(shí),飛機(jī)便能夠在天空飛行。

 

但這時(shí)機(jī)翼下表面的高壓區(qū)氣流會繞過翼尖流向上翼面,形成強(qiáng)烈的旋渦氣流,當(dāng)飛機(jī)飛的越快,所產(chǎn)生的渦流也越強(qiáng),這樣會增加飛行時(shí)的阻力和燃料的消耗。

 

翼尖小翼重新調(diào)整翼尖渦流,使其更加遠(yuǎn)離機(jī)翼外側(cè)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(chǎn)生交叉氣流,此氣流通常與流過機(jī)翼表面的氣流垂直。由交叉氣流產(chǎn)生的側(cè)向力含有向前的分量因而產(chǎn)生阻力,翼尖小翼同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的推力,有效的減少飛行時(shí)的阻力和燃料消耗。

為什么有的飛機(jī)有,而有的飛機(jī)卻沒有呢?

 

雖然翼尖小翼能夠有效的減少飛行時(shí)的阻力和燃料消耗,但在短程航線上它為飛機(jī)帶來的額外負(fù)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(jī)上并不會安裝翼尖小翼。

 

大多數(shù)飛機(jī)制造商在制造新飛機(jī)時(shí)可根據(jù)客戶需求選裝翼尖小翼,而較早生產(chǎn)的部分飛機(jī)可以通過飛機(jī)維修企業(yè)加裝翼尖小翼的改型。因?yàn)閲H油價(jià)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(fā)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(shí)現(xiàn)了油耗的改進(jìn)。飛機(jī)制造商經(jīng)過測試后發(fā)現(xiàn)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(jì)初一位英國空氣動力學(xué)家的構(gòu)想,但這一概念一直停留在圖紙上,直到上世紀(jì)70年代初油價(jià)開始高漲時(shí),美國國家航空航天局的空氣動力學(xué)家R·T·惠特科姆首次將其與真正的飛機(jī)聯(lián)系在一起。

 

空中客車公司也是在民用噴氣飛機(jī)上使用翼尖裝置的先驅(qū)之一,從其早期A300飛機(jī)開始,空客就開始使用翼尖裝置,至今已有數(shù)十年的歷史。A300和A310兩款機(jī)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(jī)型上所積累的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用在了A320系列飛機(jī)上。后來的A330、A340和A380機(jī)型上也陸續(xù)安裝了翼尖裝置(形狀和大小不盡相同),空中客車新一代遠(yuǎn)程寬體飛機(jī)A350XWB飛機(jī)也裝有翼尖裝置。

 

空中客車公司于2009年年底推出飛機(jī)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(jī)進(jìn)行的持續(xù)改進(jìn)項(xiàng)目中的最新元素。

 

鯊鰭小翼由復(fù)合材料制成,高2.4米。裝配鯊鰭小翼的A320系列飛機(jī)可減少4%的燃油消耗。

 

每年每架飛機(jī)可減少排放1000多噸的二氧化碳,這相當(dāng)于200輛家用汽車一年的排放量。

 

 

除了節(jié)省燃油以外,鯊鰭小翼還能夠?yàn)锳320系列飛機(jī)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(yè)載450公斤。

 

而且,裝配鯊鰭小翼的A320系列飛機(jī)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(jī)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(fā)動機(jī)在飛行時(shí)的平均推力隨之減小,發(fā)動機(jī)養(yǎng)護(hù)成本也隨之降低。

 

鯊鰭小翼是現(xiàn)款A(yù)320系列飛機(jī)的選裝配置,A320neo系列飛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)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(jī);從2013年1月1日到5月14日,空客已經(jīng)向遍布全球的客戶交付了47架裝配鯊鰭小翼的A320飛機(jī)。

 

同時(shí)空中客車公司還為客戶提供鯊鰭小翼改裝服務(wù),為客戶已有的A320系列飛機(jī)改裝更加先進(jìn)、高效的鯊鰭小翼。

 

2013年5月17日,首架裝配鯊鰭小翼的空客A320飛機(jī)交付中國東方航空公司,標(biāo)志著空客“鯊鰭小翼”正式進(jìn)入中國。

 

越來越多的國內(nèi)航空公司也開始選裝帶有“鯊鰭小翼”的A320系列飛機(jī)。

 

 

春秋航空引進(jìn)的第一架帶“鯊鰭小翼A320降落航上海浦東國際機(jī)場(B-9965)


 

吉祥航空帶有“鯊鰭小翼”的A321正準(zhǔn)備從上海虹橋機(jī)場出發(fā)執(zhí)行航班


中國東方航空安裝有“鯊鰭小翼”的A321飛機(jī)在上海虹橋機(jī)場降落


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