TA的每日心情 | 难过
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本帖最后由 xlan1976 于 2013-10-9 15:51 编辑 $ B" l! v* r6 ?) n$ M5 z
晨枫 发表于 2013-10-9 08:17 ![]()
2 u3 ?, T m+ W6 E+ D2 X+ N/ HA350的小翼号称shark fin或者sharklet
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' p8 D+ Q n6 J/ O" v9 G既然晨大说了，那我就把这个问题详细展开一下。5 S2 u& @$ U$ ^; C
不管是叫sharklet还是所谓的raked wngtip还是翼尖小翼，这种名字上的噱头没有啥实际意义。这种翼尖设计形式的目的在于用更高的效率来减小诱导阻力。
. U# ~3 F- f) p( E+ b& b; X0 s什么是诱导阻力呢。飞机在低速飞行时（低于音速），在水平方向上主要有四种阻力形式：压差阻力、诱导阻力、摩擦阻力和干扰阻力，压差阻力所占的比重最大，其次是诱导阻力。& h/ L' s5 v9 y! H4 n& W- \/ C' X) E
我们知道，飞机在飞行时的升力是靠机翼上下表面的压强差实现的，那么在翼尖，由于机翼下表面压强大于上表面，气流会从机翼下表面绕过翼尖流向上表面，从而在翼尖处形成漩涡，随着飞机向前飞行，漩涡不断向后方流去，形成翼尖涡流。这个涡流在机翼表面形成向下的下洗速度，这个下洗速度使得流过机翼的气流速度向下偏转，从而使得其所产生的气动力发生偏转，气动力的垂直分量就是升力，水平分量就是诱导阻力。/ p k5 `6 S4 m
对于诱导阻力的研究很早就有，传统的减小诱导阻力的方法有两个：' [8 V6 R) l) Z! z0 F/ t
一个是采用大展弦比的平直翼，这样的机翼翼尖狭窄，翼尖产生的升力较小，因此产生的翼尖涡流也比较弱，从而可以获得较小的诱导阻力；+ Z8 ~0 h! B' `' a% g& y) `
另一个是采取根梢比约为2.5的机翼形式，根梢比是指翼根弦长和翼尖弦长之比，三角翼的根梢比理论上是无穷大.根梢比2.5时机翼上的气动载荷分布接近椭圆形，因此我们可以看到很多很多60年代以前的螺旋桨飞机采用平直翼和椭圆形的翼尖形式，就是这个道理。, Y# Q0 L5 ^1 E) ]* P9 B
诱导阻力系数的公式是：Cxi=kCy2/πλ6 ^. E2 o6 y- t! `
Cy2是升力系数的平方；λ是展弦比；k是根梢比的函数，根梢比2.5时，k最小
% Q' q5 D+ M# i随着飞行速度的不断提高，考虑到流体压缩性影响的显著，大展弦比的平直翼和椭圆形的翼尖采用的较少了。对于超音速飞机来说，由于波阻是主要考虑因素，亚音速下的四种阻力形式居于次要地位，所以超音速飞机基本不考虑诱导阻力的问题。但是对于高亚音速飞机来说，就需要一种新的形式来减小诱导阻力，翼尖小翼就这样应运而生了。。2 ~: L- u6 u, g1 s( U. b
翼尖小翼的思路很简单，就是直接阻止气流从机翼下表面向上表面流动形成涡流，同时由于气动力的方向向垂直方向恢复，还可以起到提高翼尖产生的升力的作用。5 c f7 g. [+ S5 \4 ~
但翼尖小翼的缺点也是显而易见的，首先翼尖小翼垂直于机翼，它既不产生升力也不产生动力。同时翼尖小翼位于翼尖，离翼根最远，对翼根产生的弯矩较大，这样不仅翼尖小翼本身的质量，翼根机构加强也会增加飞机整体的重量。此外，翼尖小翼还会增加干扰阻力和摩擦阻力。
7 A' l) q: n0 Y' Q4 b翼尖小翼的目的是减弱翼尖涡流的产生，要达到这个目的，翼尖小翼就要有足够的高度来阻止气流绕过翼尖流动，这样随着对减小诱导阻力的要求越来越高，简单的翼尖小翼形式尺寸上就会变得越来越大。。看看767-400那巨大的翼尖小翼。。在减小诱导阻力的同时也给飞机在重量上带来巨大的负担。。
% g, F. n6 e" F" X7 N因此，随着空气动力学研究的发展，翼尖小翼开始呈现现在这种形式，仔细看看787和350的翼尖小翼，其实它就是传统的翼尖小翼和根梢比2.5的翼尖形式的结合。这样可以使得翼尖小翼与机翼更加融为一体，翼尖小翼本身也可以产生升力，提高了气动效率。同时可以采用较小的翼尖形式，改善了机翼整体的受力状况，减轻了结构重量。
/ e7 O, z* u! A0 @! @2 Q0 E现在787和350的这种翼尖形式应该是空气动力学研究和大量风洞实验的成果，使其更加符合实际流场的特点，从而获得更好的气动效率。
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雷达卡
发表于 2013-10-9 08:17:11
显身卡
发表于 2013-10-9 13:15:29
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