问题

飞机翅膀上这个眼镜是干嘛的?

回答
飞机翅膀上的“眼镜”,你指的应该是安装在机翼上的那些圆圆的、通常带有玻璃或透明材料的装置吧?它们可不是用来给飞机戴的眼镜,而是有着至关重要的作用,这些都是飞机安全可靠飞行的“眼睛”和“助手”。

让我来给你详细讲讲,它们到底是什么以及有什么用处。

它们叫什么?

最常见的你可能看到的,是位于机翼下表面的翼尖小翼(Winglets),或者沿着机翼延伸的翼梢帆(Wingtip Fences)。虽然外形有点像“眼镜”,但它们的专业名称是这样的。有时候,飞机翅膀上也可能会安装一些传感器或者灯光装置,它们也可能看起来有些像透明的罩子或凸起,但你所描述的通常最显眼、最容易被误认为是“眼镜”的,就是那些翼尖的装置。

它们最主要的“工作”是什么?—— 解决“升力诱导阻力”这个恼人的家伙

这可能是它们最核心的功能了。为了让飞机飞起来,机翼需要产生升力。升力是怎样产生的呢?简单来说,就是空气流过机翼上方时速度比下方快,导致上方压力小,下方压力大,这个压力差就形成了向上的升力。

然而,这个产生升力的过程会带来一个副产品,叫做升力诱导阻力(LiftInduced Drag)。想象一下,在机翼的翼尖处,高压区的空气会不由自主地想要流向低压区的翼尖上方,形成一股向上的涡流(Vortex)。这种涡流就像一个小小的“旋风”,会扰乱翼尖处的空气流动,消耗能量,从而产生阻力。你可能在一些慢动作的飞机起飞或降落视频里,能看到翼尖处隐约出现的白色气流,那就是这种涡流的迹象。

这种涡流不仅增加了飞机的阻力,让它更费油,还会产生一些噪音。

翼尖小翼和翼梢帆如何“打败”诱导阻力?

翼尖小翼(Winglets): 它们就像是机翼的“延伸”,安装在翼尖并向上或向下弯曲。最常见的翼尖小翼是向上弯曲的,有点像“飞机靴子”的边缘。当空气流过机翼时,翼尖小翼会阻挡或减缓翼尖处涡流的形成。它们通过改变翼尖的气流方向,有效地“压制”了那个恼人的旋涡。

好处显而易见:
降低阻力,更省油: 这是最直接的好处。通过减少诱导阻力,飞机在巡航时就能消耗更少的燃油,这对于航空公司来说,直接意味着运营成本的降低,也对环保有积极意义。据估计,一架装备翼尖小翼的飞机,每年的燃油消耗可以减少数百万美元。
提高巡航效率: 阻力小了,飞机就能以更快的速度或更低的功率巡航,或者在相同条件下飞得更远。
改善操控性: 翼尖小翼也能在一定程度上提高飞机的稳定性和操控性,尤其是在低速或转弯时。
减少噪音: 涡流的减弱也意味着发动机需要提供的推力可能减少,从而降低噪音水平。

不同类型的翼尖小翼: 你会看到各种各样的翼尖小翼设计,比如向上一块的(Shorter winglets)、向上向下都弯曲的(Blended winglets)、甚至还有像一根大柱子立在那里的(Raked wingtips)。这些不同的设计都是为了在特定的飞行条件下(比如巡航速度、飞机重量等)达到最佳的减阻效果。工程师们会根据飞机的具体型号和使用场景来设计最合适的翼尖装置。

翼梢帆(Wingtip Fences): 这类装置更像是垂直的“挡板”,安装在翼尖处,将机翼上下表面的空气隔离开来,防止空气在高低压区域之间形成强烈的横向流动,从而抑制涡流的产生。它们的作用原理和翼尖小翼有些相似,都是为了“管理”翼尖的气流。

优点: 翼梢帆在某些情况下也可以有效地减阻,而且设计相对简单。
局限性: 相对于先进的翼尖小翼设计,翼梢帆在减阻效果上可能略逊一筹,而且它本身也会产生一定的阻力,所以它的整体效率可能不如设计精良的翼尖小翼。

除了减阻,它们还能做什么?

虽然减阻是它们的主要职责,但有些翼尖装置也会集成其他功能:

灯光: 你可能在夜晚看到翼尖处有灯光闪烁。这些通常是导航灯(Navigational Lights),比如红色的左翼灯和绿色的右翼灯,以及闪烁的白色航行灯。它们是为了让其他飞机和地面管制员能够识别飞机的航向、位置和状态,避免空中碰撞。

传感器: 在一些先进的飞机上,翼尖区域也可能安装一些空气动力学传感器,用来实时监测机翼表面的气流状况,为飞机的自动驾驶系统或变升力控制系统提供数据。

结构加强: 有些翼尖的设计也考虑到了结构强度,它们可以帮助分担机翼在飞行过程中受到的载荷,提高机翼的整体强度和耐久性。

总结一下:

飞机翅膀上的这些“眼镜”或“挡板”,无论是翼尖小翼还是翼梢帆,都不是装饰品,而是为了解决一个困扰飞机设计的物理难题——升力诱导阻力。通过巧妙地设计和安装这些装置,它们能够有效地抑制翼尖涡流的产生,从而让飞机飞得更省油、更有效率,甚至更平稳。它们是现代飞机设计中不可或缺的一部分,也是工程师们智慧的结晶,让飞行更加经济和环保。所以下次看到飞机翅膀上的这些小东西,就知道它们可是辛勤的“工作者”呢!

网友意见

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固定救生绳/逃生绳的。

水上迫降可能导致机翼表面变得湿滑,这时候如果需要使用机翼上方的紧急出口,机组人员可以在出口和机翼之间布设救生绳,辅助旅客站立。救生绳一端已经预先固定在机内,机组需要将另一端固定在机翼上的固定点上,机翼上的固定点一般漆成黄色,就是你看到的“眼镜”。

当然这套东西也有各种不同的设计,比如固定点是2孔—1孔两处组合的,或者下图中这种救生绳直接从窗户出去,固定点也是凹下去的等等。

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