飞机机翼翼尖翘起是什么原理(飞机翼尖为什么要翘起来)
在生活中,很多人可能想了解和弄清楚飞机的翼尖向上翘起,为什么能帮你节省票价?从流体力学讲起的相关问题?那么关于飞机机翼翼尖翘起是什么原理的答案我来给大家详细解答下。
如果你仔细观察过飞机的外形,就会发现一个有趣的细节:机翼并不像我们想象中的平直延伸,而是在末梢处向上翘起。那么,这个弯曲的部分是什么?又有什么用呢?
飞机之所以能够上升,是因为气流在经过机翼时,上下表面形成了压强差。而机翼处在中间,就像隔板一样隔开了两股气流。但是,不论机翼再长,它总归是有一个翼尖边界,在这里,高压气流失去了阻挡,就开始往上翼面跑,因此,在翼尖处就出现了“涡流”。当飞机高速飞行时,翼尖涡就会向后流动,并产生一个“下洗速度”,使得飞机的升力减小,也就是产生了“诱导阻力”,这会增加飞机的燃油消耗。
因此,在上世纪70年代初,油价开始高涨时,人们将目光聚焦在了翼梢处——能不能减少涡流对翼尖的影响呢?
不妨试试从大自然中寻找灵感。像鹰这种大型鸟类,如果翅膀过长,转弯时的半径较大,它们就无法在飞翔时利用热空气柱上升。好在鹰的翅膀完美平衡了最大升力和最小翅膀长度,并在飞行时将翅尖的羽毛向上弯曲,这样就可以减小空气中的漩涡,从而提高飞行效率。
受此启发,NASA的理查德·惠特科姆博士发明了“翼梢小翼”,它就是位于翼梢处,近似垂直于机翼翼面的一个小机翼。通过风洞测试和计算研究,惠特科姆得出结论:安装翼梢小翼的运输飞机可以实现6%-9%的巡航效率改进。于是,上世纪70年代末,NASA在一架KC-135运输机上安装了小翼进行试飞。试飞数据表明:在安装翼梢小翼后,飞机的最大飞行高度增加了3.4%;升力系数增大了4.88%;巡航状态升阻比提高了7.8%;航程增加了7.5%。因此,到上世纪80年代中期,翼梢小翼开始被应用在民航客机中。
KC-135运输机试飞
它就像是一道竖起的墙,阻碍了空气的绕流,减小了涡流对飞机的影响,并且还能为飞机提供向上和向前的分力,真可谓是“一箭双雕”(翼尖双雕)。
不过,也并不是所有飞机的翼尖都会翘起。对于一些短程航线的飞机来说,增重付出的成本要大于节省的燃油消耗,所以航空公司可以选择不加装翼梢小翼。但是,随着油价的不断攀升,不仅大多数飞机会安装翼梢小翼,它的造型也千变万化起来。如融合式小翼、斜削式翼尖、单段式小翼、双叉弯刀式小翼、环形小翼和网格式翼尖等等。
融合式小翼
双叉弯刀式小翼
单段式小翼
斜削式翼尖
环形小翼
网格式翼尖
也不知道,随着材料学和流体力学的发展,未来的机翼会不会化繁为简,又回到最初的样子呢?
温馨提示:通过以上关于飞机的翼尖向上翘起,为什么能帮你节省票价?从流体力学讲起内容介绍后,相信大家有新的了解,更希望可以对你有所帮助。