翼梢小翼

依蔓 史慶起

空客A350-900的翼梢小翼和機翼完全融合，如圓月彎刀，是仿照獵鷹翅膀設計的

伴隨升力產生的阻力

飛機機翼上表面彎曲，下表面基本平直。飛行過程中，通過機翼上表面的氣體流速比下表面氣體流速快、壓強低，從而在上下表面產生壓力差，形成升力。

飛機飛行時，流經機翼上表面的空氣速度比下表面更快

戰(zhàn)斗機機翼兩側的冷凝云痕跡，直觀地展示了翼尖渦

機翼從翼根到翼尖呈逐漸變薄的趨勢，這使機翼上下表面氣流的流速差值逐漸變小。這種變化會使機翼翼尖附近下表面的高壓區(qū)氣流，繞過翼尖流向上表面，從而形成翼尖渦。

翼尖渦會從機翼向機身后延伸很長一段距離，飛機越大、飛行速度越快，翼尖渦越強。翼尖渦不僅會使翼尖附近壓力差降低，進而導致升力降低，還會威脅到后面飛機的飛行安全。

來自鳥翅的啟發(fā)

飛機增加升力的直接途徑是增加機翼的翼展長度，提高機翼展弦比（詳見《知識就是力量》2023年6月刊《從雙翼到單翼——飛機“翅膀”的演化史》），但這會導致飛機的結構增重，效果欠佳。安裝翼梢小翼則可以讓上述問題迎刃而解。

20世紀70年代，美國國家航空航天局的一位空氣動力學家，從鳥類翅膀尖部的小翅得到啟發(fā)，提出了翼梢小翼的概念。它是安裝在機翼翼尖處、近似梯形的小翼面，具有一定的翼型、安裝角和后掠角，一般與機翼平面垂直或向外傾斜，有單上小翼、上下小翼等形式。

翼梢小翼可以阻擋機翼下表面氣流向上表面繞流，削弱翼尖渦的強度，從而增大機翼的有效展弦比，起到減小翼尖渦對升力的破壞、增加升力的作用。研究還發(fā)現，翼梢小翼的展弦比越大或面積越大，這種作用效果相對也會越明顯。

翼梢小翼的演變

從誕生至今，翼梢小翼已經演變出了梯形、尖刀式、融合式、鯊魚鰭、雙羽狀、螺旋式，甚至可變小翼等類型。

以尖刀式小翼為例，它也被稱為鏢形小翼或燕尾狀小翼，由兩片分叉的翼片組成，垂直安裝于機翼翼尖位置。這種類型的翼梢小翼是空客飛機的顯著標志。

我國C919大型客機采用了融合式翼梢小翼，而且小翼彎曲的角度較小

我國C919大型客機采用了融合式翼梢小翼，該類型翼梢小翼最大的特點是其與機翼的過渡非常平滑，有效減小了小翼與機翼之間的氣動干涉，改善了受力情況，增加了翼尖處的抗彎和抗扭強度。

翼梢小翼也有缺陷

雖然翼梢小翼作用頗多，但它還是會增加飛機的結構重量。而且，民用飛機翼展較長，飛機飛行時作用在翼梢小翼上的力會產生一個很大的力矩。為了平衡這個力矩，飛機設計師需要進一步加強機翼乃至機身的結構。因此，在飛機研制過程中，是否必須安裝翼梢小翼、安裝哪種類型的翼梢小翼都需要“量體裁衣”，且經過風洞試驗等諸多設計流程才能確定最終的方案。

為了獲得更好的氣動效應，飛機設計師在翼梢這方寸空間發(fā)揮想象，創(chuàng)造出了各種翼梢小翼，這種創(chuàng)新精神正是科技不斷進步的源泉。

（責任編輯 / 高琳? 美術編輯 / 周游）