早期的无人机,机翼的设计就是一个大直板,而现在我们看到的飞机机翼在末端都是竖起来的,有的甚至有有一些很好看的造型,难道这些设计就是为了飞机外观上能够很漂亮吗?当然漂亮是一部分,这些设计叫做翼梢小翼,别看这个小翼,它里面可包含了省钱的大学问。
飞机的平直机翼,机翼的下表面气流由于高压而会流向上表面,在翼尖产生较大的旋涡,档飞机飞行速度增加,旋涡的强度也会随之增加。这种旋涡的能量很大,但是对于飞机的升力和推力都没有任何帮助,反而会增加飞机的阻力和燃油消耗。
大家都知道航空燃油是非常昂贵的,增加1%的阻力都会让飞机烧掉不少没有必要花费的钱,因此人们开始研究解决这个涡流的问题。早期的翼梢概念是由19世纪初一位英国空气动力学家构想的,但是真正将其与飞机联系在一起则是NASA(美国国家航空航天局)的Richard Whitcomb博士。
在上世纪70年代末期,NASA在一家KC-135飞机上安装了翼梢小翼进行试验,得到的结果是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%。这充分说明了翼梢小翼的设计是有价值的。
不过在短程的航线上,翼梢小翼的作用就不够明显了,因为它会给飞机带来额外的重量,这些重量的增加的燃油消耗不能够抵消减少阻力的节油的量。因此在短途的航线客机上,其实可以不加装翼梢小翼。
飞机的机翼上有很多的“倒刺”设计,这些东西的学名叫做放电刷。放电刷在大型客机上都能够看到,比如机翼上、翼梢小翼上,尾翼上都会设计。它的作用就是放电。飞机在高速的飞行时,会与空气进行摩擦,或者是穿过带电的云团,或者是内部机械摩擦产生的静电等等,这些静电如果不进行及时的释放,很可能会累积从而形成放电现象,对飞机的安全造成危害。放电刷就是利用了尖端放电的原理,让静电集中在这些尖端,然后与空气接触慢慢放电。