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小翼挡涡流，诱导阻力小

小翼是怎样对飞机性能施加影响的呢?这一切要从“诱导阻力”和“翼尖涡流”说起。诱导阻力是飞行阻力的一个组成部分。大型飞机在亚声速状态下巡航时，诱导阻力约占总阻力的40%。正常飞行的飞机，其下翼面的压力必定要大于上翼面，这个压力差便是升力的主要来源。

在翼尖处，该压力差迫使空气从下翼面卷向上翼面。伴随飞机的向前飞行，上卷的气流会从翼尖向后拖起一条长长的涡流。涡流耗散着飞机的能量，像无形的绳索一样拽着飞机，努力使飞机的速度减下来，这便是诱导阻力的成因。

从飞机后部向机头看去，左侧翼尖涡流呈顺时针方向转动，右侧则为逆时针方向。这样涡流对正后方的飞行器产生一个向下的压力，而对侧后方的飞行器产生向上的抬升力。大飞机飞过之后，会在身后形成一个肉眼难以察觉的强大涡流，其他飞机(尤其是小型飞机)一旦卷入其中，轻则颠簸不已，重则机毁人亡。因此，机场对飞机的起降间距有着严格要求。

不过，翼尖涡流也有好的一面。迁徙的雁群同样要遵守空气动力学的规律，大雁翅膀的“翼尖”也会产生涡流。机智的大雁懂得飞在头雁的侧后方排成人字或者斜一字以利用强壮的头雁产生的涡流。

不过，客机一般不会以机群编队的形式飞行，翼尖涡流还是小一些为妙。翼尖涡流和诱导阻力是机翼为了产生升力而付出的代价，要想既保持上下翼面的压力差又不让气流从下翼面向上卷，就只好把机翼做成无限长，让气流找不到翼尖。当然，无限长的机翼只是个空想，任何三维空间中的机翼都难以摆脱翼尖的存在。于是退而求其次，把机翼做得足够长，让翼尖处的气流卷动相对于整条机翼来说变得不那么明显。把机翼延长半展长(指从单侧机翼从翼根到翼梢的距离)的10%，诱导阻力会减小17%。但机库大小和机翼结构的限制使机翼不能做得很长。只能再求其次，把延长的机翼向上折叠，这就形成了翼梢小翼的样子。理论上，翼梢小翼的高度如果是半展长的10%，诱导阻力会减小10%，虽然没有延长翼展的效果那么好，但终归是个可行方案。

设计很巧妙，高效又环保

现代小翼在继承了早期小翼阻挡翼尖绕流的能力后，还通过巧妙的设计来引导涡流，将一个大涡流分散为多个相互缠绕并相互耗散的较小的涡流。

目前客机上的翼梢小翼主要分为两大流派：一是单段式(如波音747-400)，另一个是上下双段式(如空客A310-300、A-380)。图为维珍航空的波音747-400。

南非航空的一架波音747-400的翼梢小翼特写。小翼根部为红色的左侧航行灯。

单段式小翼通常会设计一个外倾角给飞机带来附加升力，但同时也会给翼根带来较大的附加弯矩。由于小翼通常按巡航状态设计，当飞行距离较短的时候，小翼的优势相对于给机身增加的重量和给翼根增加的弯矩来说就不明显了，专门为日本国内航线设计的波音747-400D因航程太短就取消了翼梢小翼。图为全日空日本国内航线使用的波音747-481D。

双段式小翼有时也被称作涡扩散器。这种小翼专注于对涡流的阻挡和分割，往往垂直于主翼面，无法产生附加升力，但因为不会带来额外弯矩，此种小翼对机翼的结构没有过高要求。两种小翼的优劣不好比较，可谓是见仁见智。即使是波音和空客两大巨头在对翼梢小翼的选取上也没有一定之规。早期的波音飞机倾向于单段式小翼，而早期空客系列却青睐双段式小翼。

但是，2012年公开的波音737MAX的双羽状小翼与早期空客A320-200系列的双段式小翼却有几分相似。

而如今空客A320neo则以“鲨鱼鳍”式单段式小翼替换掉了A320系列客机曾经标志性的双段式小翼。这有避免过长的下方小翼在极端条件下触地的考虑，但也反映了在对小翼形状、尺寸、外倾角这个多变量问题进行多约束条件优化时的多样性。

以空客A350WB和波音787为代表的高度融合小翼则又表现出了一种趋同：以较大曲率与主翼融合的小翼使人们很难判定主翼和小翼的确切分界。理想的高度融合小翼在明显削弱机翼展向流动的同时还能产生一个附加的侧向力。这个力的分量一部分增加了飞机的升力，另一部分则进一步抵消阻力。

另外还有其他形式的翼梢小翼，如C型小翼和螺旋式小翼。C型小翼在原单段式小翼的顶部增加一段水平小翼，可进一步减小诱导阻力。这种小翼还能帮助飞机突破跨音速的勺型区，消除副翼反效的危险。螺旋式小翼则在翼尖形成一个闭合的圆环，以两个相互支撑的单段式小翼的构型增加了翼尖的强度和削弱尾涡的能力。上图为达索猎鹰50公务机。

这些翼梢小翼虽不能像老鹰那样对翼尖羽毛的扭转进行控制来控制涡流，但已使飞机变得更加高效和环保。每架装有鲨鱼鳍小翼的空客A320每年可减少1200吨碳排放。2010年，APB宣布他们的融合式翼梢小翼技术替全世界航空公司节约了2亿加仑燃料(意味着节省了40亿美元的开支和减排了2150万吨二氧化碳)。升阻性能的提高使飞机在起降阶段对发动机的要求降低，这就意味着更小的噪声和更高的安全裕度。尾涡的减弱会使飞机的起降间距变小，给全球机场每年带来大量额外收益。

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