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為什么客機(jī)翅膀末端會(huì)彎起來(lái) 可減少阻力降低噪音污染

2016-05-05
關(guān)鍵詞: 客機(jī) 小翼 阻力 噪音

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箭頭形狀的外觀使小翼能更容易劃開(kāi)空氣,從而減少阻力。

  商業(yè)客機(jī)的機(jī)翼末端稱為“翼梢小翼”(winglet),在那上面,常常裝飾著航空公司的標(biāo)志、網(wǎng)址或代表性的顏色。不過(guò),小翼的存在,并不只是出于美觀或推廣的需要。

  乘坐飛機(jī)的人,常常可以從窗口望見(jiàn)翼梢小翼,根據(jù)飛機(jī)的不同,它們也具有不同的形狀和顏色。盡管飛機(jī)可以在沒(méi)有小翼的情況下飛行,但它們?cè)诒WC乘客安全、降低排放和減少噪音上都扮演著重要的角色。

  翼梢小翼在幾十年前已經(jīng)出現(xiàn),但一直不引人注意,大多數(shù)乘客可能從未花時(shí)間思考它們的用途何在,以及它們是怎樣誕生的。

  本質(zhì)上,箭頭形狀的外觀使小翼能更容易劃開(kāi)空氣??罩锌蛙?chē)公司的許多飛機(jī)上都有翼梢小翼,包括A350和A380,二者都是目前最新式的噴氣式客機(jī)。該公司稱,小翼可以提高飛機(jī)的整體效率。換句話說(shuō),小翼可以通過(guò)減少阻力幫助節(jié)省燃料;與此同時(shí),小翼還能降低噪音污染,從而改善起飛時(shí)乘客的體驗(yàn)。

  20世紀(jì)80年代中期,翼梢小翼首次應(yīng)用于商業(yè)客機(jī)上,邁出第一步的是波音747“珍寶客機(jī)”。美國(guó)航空航天局(NASA)將翼梢小翼的出現(xiàn)歸結(jié)于1973年石油危機(jī)導(dǎo)致燃料價(jià)格瘋狂上漲。當(dāng)時(shí),航空工業(yè)近乎停擺,為了讓飛機(jī)更加高效,NASA提出了“飛機(jī)能源效率”(Aircraft Energy Efficiency,ACEE)計(jì)劃。

  早在19世紀(jì)晚期,英國(guó)空氣動(dòng)力學(xué)家弗雷德里克·蘭開(kāi)斯特(Frederick W. Lancaster)就提出了風(fēng)力端板的概念,NASA工程師理查德·惠特科姆(Richard T. Whitcomb)對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。之后,惠特科姆在20世紀(jì)70年代設(shè)計(jì)出了翼梢小翼,此前他觀察到鳥(niǎo)類在進(jìn)行大幅度爬升時(shí),會(huì)將翼尖的羽毛朝上,由此他獲得了設(shè)計(jì)的靈感。

  在測(cè)試中,惠特科姆的理論得到了驗(yàn)證。翼梢小翼能減少20%的阻力,從而節(jié)省6%到7%的燃料,同時(shí)不會(huì)給飛機(jī)增加太多的重量。飛行過(guò)程中,機(jī)翼上下表面之間的壓力差會(huì)使翼尖出現(xiàn)一場(chǎng)“迷你龍卷風(fēng)”,從而導(dǎo)致能源損失。翼梢小翼可以攔住沿著機(jī)翼流動(dòng)的氣流,減少翼尖旋風(fēng)的發(fā)生。此外,當(dāng)旋轉(zhuǎn)的氣流打在小翼表面時(shí),一部分風(fēng)力還能轉(zhuǎn)化為推動(dòng)力。

  理論上,航空公司的運(yùn)營(yíng)成本中,有大約三分之一是燃料費(fèi)用。成本的降低,也意味著乘客能獲得更便宜的機(jī)票價(jià)格。目前,波音公司的747-400是世界上最快的商業(yè)客機(jī),與此前的747飛機(jī)相比已經(jīng)有了明顯的改進(jìn)。

  新的747飛機(jī)的機(jī)翼比以往機(jī)型延長(zhǎng)了1.8米,其翼梢小翼高度為1.8米,角度朝上,稍微向外。波音公司稱,小翼的設(shè)計(jì)減少了燃料消耗,并擴(kuò)展了飛機(jī)的性能。“小翼提供了相當(dāng)于更大翼展的效率,但又不會(huì)超出標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)場(chǎng)停機(jī)位,”波音公司稱,“機(jī)翼末端的擴(kuò)展和小翼提供了大約3%的燃油里程,這在飛機(jī)的使用壽命中是相當(dāng)可觀的?!?/p>


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