飛機機翼上垂直的豎起是做什麼用的？

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紅色的部分

翼梢小翼 winglet
詳情請移步征服阻力——翼梢小翼的秘密

作者：熊貓愛飛行
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如果你經常坐飛機，仔細留意的話會發現部分飛機機翼末端會有一小段上翹，在航空界我們把機翼末端這段上翹的部分稱之為翼梢小翼（winglet）。如果你觀察再仔細些的話會發現不同飛機器翼梢的形狀也不盡相同，有些飛機索性就沒有翼梢。那翼梢到底有什麼作用呢？那麼熊貓今天就帶大家聊一聊翼梢小翼。

翼梢小翼的歷史
翼梢的概念最早可以上溯到19世紀初一位英國空氣動力學家的構想，但這一概念一直停留在圖紙上，直到上世紀70年代初油價開始高漲時，美國國家航空航天局（NASA）的Richard Whitcomb博士首次將其與真正的飛機聯繫在一起。

Richard Whitcomb博士

通過對翼梢小翼概念進行進一步研究，並進行了風洞測試和計算機研究，Whitcomb得出結論：安裝翼梢小翼的運輸飛機可以實現6%-9%的巡航效率改進。隨後NASA於1979-1980在一架KC-135上安裝了小翼並進行了試飛。

安裝了翼梢的KC-135運輸機試飛

試飛數據表明，KC-135在加裝翼梢小翼後，最大飛行高度增加了3.4%，升力係數增大了4.88%，巡航狀態升阻比提高了7.8%，航程增加了7.5%。這次試驗肯定了翼梢小翼的價值，此後翼梢小翼開始大量出現在大型客機和運輸機上。

翼梢小翼的作用
眾所周知，飛機機翼之所以能夠產生升力，是因為飛機飛行時氣流流過機翼的上下表面產生壓力差，下表面的壓力高於上表面的壓力，於是機翼就有了升力。

翼尖渦流產生示意圖

但這時機翼下表面的高壓區氣流會繞過翼梢流向上翼面，形成強烈的旋渦氣流，當飛機飛的越快，所產生的渦流也越強，這種氣流含有很大的能量，不但對增加飛行升力和推力沒有作用，反而會增加飛行時的阻力和燃料的消耗。

翼尖渦流產生示意圖

在機翼末端加裝翼梢小翼後，翼尖渦流被調整，翼梢小翼像垂直豎起的牆阻礙上下表面的空氣繞流，從而減小渦流的強度，有效減少飛行時的阻力和燃料消耗，而且它的角度也能同時產生向上和向前的分力來增加飛機的推力和升力。

在合適的天氣條件下可以觀察到翼尖渦流現象

不過在短程航線上，翼梢小翼會給飛機帶來的額外負重，這些負重抵償不了加裝小翼後而節省的燃料消耗。所以，在一些用於短程航線的飛機客戶可以選擇不安裝翼梢小翼。不過由於近些年來油價不斷的攀升，絕大多數航空企業對新訂購的飛機或是已有的飛機還是選擇加裝翼梢小翼的。

翼梢小翼可以顯著減小翼尖渦流強度

接下來為大家介紹幾種常見的翼梢。

融合式翼梢
早期的翼梢小翼就是翼尖上簡單的垂直小翼，但翼梢小翼的額外重量要求對機翼翼根結構作加強措施，小翼本身的重量也間接增加了燃料消耗。更有甚者，垂直的小翼和水平的機翼的轉角處容易形成不利氣動干擾，處理不好會帶來額外阻力。所以早期翼梢小翼的應用毀譽參半，尤其是很多在現有設計上「硬性嫁接」的翼梢小翼，時尚和美觀因素多於氣動上的益處。

南航波音737-800客機的融合式翼梢

2013年5月中國大陸首架加裝「鯊魚鰭」小翼的空客A320（B-9921）加盟東航

而以新一代波音737（737NG）和空客A320改進版為代表的機型，翼梢小翼與機翼圓滑對接，減少了不利氣動干擾的影響，同時略微外傾，更加有利於產生升力，號稱在長途航線上可以降低油耗4%。這種翼梢又有因長相酷似鯊魚的魚鰭而得到了一個十分特別的綽號：「鯊魚鰭」小翼（Sharklet）。

而空客A350XWB和還未誕生的A330neo加裝了圓月彎刀狀的融合式翼梢，比A320的「鯊魚鰭」小翼外觀上更具流線型和現代感。

空客A350XWB融合式翼梢

芬蘭航空A350-900客機翼梢特寫

目前使用融合式翼梢的主流機型有波音737NG，757-200、767-300ER和空客A320系列、A320neo系列、A330neo、A350XWB系列以及我國商飛公司的ARJ21和C919等。

加裝了「鯊魚鰭」小翼的美國航空波音767-300ER

單段式翼梢
使用單段式翼梢的主流機型有波音747-400、空客A330和A340。

維珍大西洋航空波音747-400

單段式翼梢通常會設計一個外傾角給飛機帶來附加升力，但同時也會給翼根帶來較大的附加彎矩。由於翼梢通常按巡航狀態設計，當飛行距離較短的時候，小翼的優勢相對於給機身增加的重量和給翼根增加的彎矩來說就不明顯了，專門為日本國內航線設計的波音747-400D因航程太短就取消了翼梢小翼。

夏威夷航空A330-200客機翼梢特寫

瑞士航空A340-300翼梢特寫

達美航空A330-200

複合後掠角渦擴散器
用於空客A320和A380，這種翼梢外形上呈上下雙段式。

南航A380翼梢特寫

複合後掠角渦擴散器專註於對渦流的阻擋和分割，其往往垂直於主翼面，無法產生附加升力，但因為不會帶來額外彎矩，此種小翼對機翼的結構沒有過高要求。

吉祥航空A320

在2012年空客推出「鯊魚鰭」小翼版的A320之前，複合後掠角渦擴散器一直是A320系列客機的固定搭配。兩種小翼的優劣不好比較，可謂是見仁見智。即使是波音和空客兩大巨頭在對翼梢小翼的選取上也沒有一定之規。2010年後下線的A320的翼尖結構已經預留接頭，只需要簡單換裝，就可以採用新的「鯊魚鰭」小翼。更早的A320要換裝的話，需要一點結構改裝，但也是可以換裝的。

A320翼梢特寫

機艙內拍攝的英國航空A319翼梢特寫

斜削式翼梢
斜削式翼梢是融合式翼梢的一種，這種翼梢不像前面講的幾種翼梢有那麼明顯的上翹段，斜削式翼梢更像是機翼末端的延伸部分，和主機翼幾乎是一個平面上，因此從遠處看裝有斜削式翼梢的飛機好像是沒有安裝翼梢一樣。

衣索比亞航空的波音787-8斜削式翼梢與超臨界機翼的曲面完美融合

從機翼上方來看，斜削式翼梢翼尖略微向後方延展，因此斜削式翼梢又名「後掠式翼梢」。

波音787斜削式翼梢特寫

國航747-8

相比於其他融合式翼梢，斜削式翼梢延整合更加平滑圓潤，伸距離更長，進一步減少了誘導阻力因子，不過也增加了翼根彎矩。試驗結果顯示，斜削式翼梢能夠降低高達5.5%的阻力，相比之下傳統翼尖小翼的減阻效果為3.5%-4.5%。

阿聯酋航空波音777-300ER

目前使用斜削式翼梢的主流機型有波音747-8、767-400ER、777-200LR、777-300ER和787系列。

達美航空波音767-400ER

分叉式翼梢
分叉式翼梢為波音737特有，安裝在波音737NG和目前還未交付的737MAX上。但兩者的翼梢形式略有不同，前者是雙叉彎刀式翼梢，而後者為雙分叉式翼梢。

與波音737NG現有的融合式翼梢小翼相比，「雙叉彎刀」式翼梢採用了氣動特性更好的彎刀形翼片，並增加了一個下部彎刀翼片。對「雙叉彎刀」翼梢進行了試飛的結果表明其減阻效果要優於融合式小翼。

裝有「雙叉彎刀」式翼梢的阿拉斯加航空波音737-800

2012年波音公司發布了737家族的最新款飛機737MAX，新飛機在外觀上與舊款最明顯的區別就是使用了新型的雙分叉式翼梢。

波音737MAX效果圖

雙分叉式翼梢由上下兩片傾斜的小翼組成，上片小翼長8英尺3英寸，下片長4英尺5.8英寸。從下片的梢部到上片的梢部高9英尺7英寸。下片小翼梢部的離地高度為10英尺2英寸。

波音737MAX雙分叉式翼梢特寫

波音公司號稱新型翼梢可以使737MAX比原定提升10%～12%燃油效率的基礎上再減少1.5%的燃油消耗。與目前在長航程上可節約4%燃油的融合式翼梢小翼技術相比，採取先進技術的雙分叉式翼梢小翼可在同樣長度的航線上提升5.5%的燃油效率。

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翼梢小翼，減小誘導阻力，提高升阻比，提高效率，增大航程等，現在更新的技術用斜切式小翼效果更顯著

在飛行中，機翼下翼面的高壓區氣流會繞過翼梢流向上翼面，形成強烈的翼梢小翼旋渦氣流，並從機翼向後沿伸很長一段距離，它們帶走了能量，增加了阻力。翼梢小翼部分地阻斷了上繞氣流，使渦流減弱，從而減小了飛行阻力。在B747—400和MD—11等飛機上已採用這種設計。百度百科

機翼上垂直的部分不僅有翼梢小翼，還有翼刀。

防止翼尖渦流，增加升力用的，
這個其實很好理解的，中學時候我們就知道
機翼是通過上下的流動空氣的路程不同而產生的壓強差來提供升力的，也就是說能夠在機翼面附近流過的空氣在一定程度上較多些為好，翼尖的上的翹起，就可以保留住更多的空氣從機翼面流過，且有整流作用，破壞（防止）了渦流，進而保證了升力不流失。

如果大家細緻的看過戰鬥力降落時，機翼兩端的渦流就很容易理解，那種渦流在機翼下端旋轉至機翼上端，會破壞氣流。

有的機翼不止上端，下端也會有，其實有的還有放電刷，是將積存的電荷散放到空氣中的，保證飛行安全，當然啦，這就與本體無關了。

最末端是小翼，機翼中斷那些是渦流發生器

詳情見National Geographic Mega Structure Airbus A380
國家地理.偉大工程巡禮系列.空客A380

這叫做『翼梢小翼』
作用：減小阻力，增大升阻比，提高經濟性。
原理：立起來，阻礙了機翼下表面氣流繞過翼尖，從而減小誘導阻力