小型飞机机翼结构原理图,飞机机翼结构讲解

如果你乘坐飞机出行，座位恰好毗邻窗户，可以看到飞机的机翼。那么在欣赏窗外美景的同时，是否曾注意到机翼两端不同形式的翼尖小翼造型呢。事实上，几乎所有的民航客机都有翼尖小翼的设计，只不过小翼有各种各样样式。波音将其称为翼梢小翼——Winglets，而空客的小翼则一般称为鲨鳍小翼——Sharklets。

那么两者的作用是否一样，飞机又为什么要在机翼的两侧加装小翼呢？

一架波音737-800的翼尖小翼设计

飞机在飞行时的升力来自于机翼上下表面的压差。根据流体力学原理，在质量相同的情况下，由于机翼上表面的曲度更大，所以导致机翼上方的空气流速比机翼下的空气流速高，进而使机翼下方的压力大于机翼上方的空气压力，从而产生了升力。

融合式小翼设计让涡流和阻力更小

翼尖小翼原理图

然而，当空气流向机翼尾部时，上下表面的两个压力区在这里汇合，下翼面的高压空气会绕过翼尖流到上翼面，这样在汇合处产生了一系列的螺旋气流，一般被称为翼尖涡流。

翼尖涡流越大，产生的阻力就越大，导致整体的飞机升力下降，同时也让飞机的稳定性下降。

因此，飞机制造商和航空公司都希望以某种方式解决问题，采用某种设计减少翼尖产生的涡流。经过设计人员的研究论证，重新将一个曲线表明与翼尖混合在一起会显著影响涡流的大小，从而显著缩小空气湍流的范围，降低产生的阻力。添加的曲面就好像是一堵墙，可以重新引导空气的流向，减弱翼尖涡流现象。

大部分客机上，翼尖小翼都是重要的设计

简单的说，首先小翼的设计可以减少飞机尾部涡流，降低对飞机的升力影响。其次，可以减少飞行阻力，增加上下表面的压力差，提高飞机的飞行性能。另外，在长程飞行中，翼尖小翼可以积少成多，有效的减少油耗。

1973年，中东石油危机重创了航空业，让飞机燃油价格飙升。飞机燃料霎时变成了一种高级商品，导致航空公司意识到需要认真对待每一滴燃油。同时，航空公司也把这种思想传递给了制造商。

在与美国宇航局（NASA）的合作下，波音（Boeing）等飞机制造商开始试验降低飞行阻力、延长燃油使用效率的方法。在一筹莫展了很长时间后，他们偶然注意到，大自然中的迁徙鸟类的羽毛一般都会有翼尖，并在翅膀的末端上下弯曲。研究发现，这样弯曲的翼尖羽毛减少了阻力，从而产生了更大的升力。

国航737-700融合式小翼设计

1988年，波音公司率先在其波音747-400上推出了翼梢小翼的设计（当时叫做斜侧翼，angled winglet），但在后期的试飞数据中，这个设计其实并没有起到多大的效果。直到湾流公司在其飞机上采用了“融合式小翼blended winglet”的设计，这项技术才真正被得广泛应用。融合式小翼通过一段光滑曲线表明与机翼相连，在角度上稍微向外倾斜。之后，波音公司将融合式小翼应用在了737、757、767型号的研制中，可以说是早期B737NG系列的标准配置。

2002年，欧盟启动了一个名为“先进机翼技术研究” Aircraft Wing with Advanced Technology Operation (AWIATOR)的项目。这个项目旨在如何使用先进设计理念和制造技术来减少飞机的阻力，燃料消耗，以及降低机翼的尾部涡流。实际上，空客公司从2000年就开始针对小翼设计进行设计验证，但直到2006年还没有成熟的解决方案。

空客在一份2006年的总结报告中提到：

“关于A320小翼测试的最新研究结果表明，虽然小翼的安装让飞机在巡航的阻力有所改善，但支撑小翼需要额外的结构重量，在很大程度上抵消了其带来的升力增益。”

春秋航空A320上的鲨鳍小翼

直到2011年，空客才推出了其翼尖设计，被称为Sharklets鲨鳍小翼。但是Aviation Partners（融合式翼尖的专利拥有公司）认为空客抄袭了他们的想法，鲨鳍小翼的设计与他们最初使用的融合式翼尖模型的设计完全一致，所以向空中客车公司提出了法律诉讼。最终，空客被裁定败诉，并向Aviation Partners公司支付了一笔不小的赔偿款。

除了外包装和设计之外外，这两种类型的翼尖小翼其实本质上并没有真正的区别。它们在设计上非常接近（空客也被证明确实侵犯了专利设计），所以在这一点上，空客和波音并没啥争论的，两者本质是一样的。

然而，我们需要知道的是，翼尖小翼是早期飞机低效机翼设计而催生出的解决方案，是一种弥补性设计。在现在，一个设计优秀的的民用航空飞机机翼可以完美解决机翼末端的压力差问题，而不需要在机翼末端额外安装任何东西。

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