以往的飛機采用平直機翼,機翼的下表面氣流由于高壓而會流向上表面,在翼尖產(chǎn)生較大的旋渦,檔飛機飛行速度增加,旋渦的強度也會隨之增加。這種旋渦的能量很大,但是對于飛機的升力和推力都沒有任何幫助,反而會增加飛機的阻力和燃油消耗。
在飛行過程中,每增加1%的阻力都會讓飛機燒掉不少沒有必要花費的錢,因此人們開始研究解決這個渦流的問題。早期的翼梢概念是由19世紀初一位英國空氣動力學(xué)家構(gòu)想的,但是真正將其與飛機聯(lián)系在一起則是NASA(美國國家航空航天局)的Richard Whitcomb博士。在上世紀70年代末期,NASA在一家KC-135飛機上安裝了翼梢小翼進行試驗,得到的結(jié)果是最大飛行高度增加了3.4%,升力系數(shù)增大了4.88%,巡航狀態(tài)升阻比提高了7.8%,航程增加了7.5%。這充分說明了翼梢小翼的設(shè)計是有價值的。
首先,翼梢小翼有翼尖端板的作用。翼梢小翼可以阻擋機翼下表面氣流向上的繞流,同時,減小了升力損失和誘導(dǎo)阻力。
其次,翼梢小翼還可以耗散翼尖渦流。因為翼梢小翼和機翼流場相似,而交匯處氣流流向相反。所從,兩股渦流會互相纏繞、干擾,最后分散成若干渦流。這樣不但可從減小誘導(dǎo)阻力,也可以減小對尾隨飛機的危害。
并且,翼梢小翼可以增加升力、和向前推力。上翼梢小翼可以利用機翼翼尖的畸變流場,產(chǎn)生向內(nèi)的側(cè)向力。該力可以分解為上升力、和前向推力兩項。雖然都微乎其微。
最后,翼梢小翼可以推遲機翼表面上的氣流分離,提高失速迎角。當上機翼表面的空氣到達負壓峰、又恢復(fù)壓力時,會導(dǎo)致氣流分離,使飛機失速。只要翼梢小翼位置合適,就可使機翼翼尖的壓力變化不再尖而陡。使氣流分離減少,提高失速性能。