運輸機省油就靠它，遺憾解放軍運-8還沒有，中國燃料太夠用了？

上回書我們說到，美國空軍的能源構想遵照《空軍能源計劃》設定的三個目標：減少需求、增加供給和改變文化，具體實現途徑見表3，但是這個表太枯燥我們就不貼出來。美軍認為這三個目標符合結果導向法，具體步驟如下：

美國空軍為MC-130J加裝了小翼

減少需求可以通過提高作戰平台作戰效能實現，運用更強大的發動機和小翼、混合動力等空氣動力技術。效能涉及的領域也非常廣泛，比如小翼和發動機清洗可以節約1%的燃油，C-17編隊飛行能夠節約7～10%的燃油，混合動力能夠節約15～20%的燃油，但是這些都需要投資建造全新的機身結構。

眾所周知，飛行的大敵是空氣阻力，降低阻力影響就意味著節油，對於空軍而言降低阻力則意味著更遠的航程、更大的載彈量，也就是飛機的綜合作戰效能。傳統運輸機採用圓筒形機體，截面是純圓或近似圓形，或者大小兩個圓形疊加起來的葫蘆形（如波音747和空客A380機體），圓桶在與機翼對接的部位通常有顯著的隆起，從而符合跨音速面積律。

戰鬥機突破音障

要說小翼，先要說一個突破音障的問題。飛機飛行會對前方空氣產生壓縮，壓力波向前方一層一層按音速傳遞，速度越快越緊密，亞音速飛行時前方空氣有序「閃開」，超音速飛行時會形成激波，也就是空氣受到強力壓縮後形成的高密度層，好比虛擬的石牆一樣。早已不再更新東方頭條的軍林天下賬號表示，激波通常是錐形的，速度越快，錐形越尖銳；但速度正好在音速時，錐形就展開了，像平面牆一樣。超音速飛行時，飛機像頂風打傘一樣「頂著」激波錐飛行，速度越大，激波錐越尖銳，阻力反而越小。正好跨音速飛行時，激波還不成錐，只是與飛行方向垂直的虛擬「石牆」，阻力這時最大，這就是所謂的音障。

傳統機翼和超臨界翼（右）

人類在1950年代發現了跨音速面積律，當時為了跨音速阻力最小化將飛行器的形狀設計成沿縱軸的橫截面積比較均勻的直筒形。但加上機翼後，中機身短的橫截面積就突然增大了，破壞了面積律，寬厚、較大後掠和較小展弦比的後掠機翼還容易做到面積律，但較小後掠、較高展弦比才能提高機翼升阻比，減阻節油，這就只有用中機身隆起來做到面積律了。

合適的氣象條件下可以看到可觀的翼尖渦流

不過較小後掠對於高亞音速巡航不利。機翼通過翼型對機翼上表面氣流加速，上下表面氣流的速度差導致壓力差，這樣形成升力。機翼後掠可以降低與機翼前緣相垂直的法向氣流速度分量，推遲達到音速和形成激波。早已不再更新東方頭條的軍林天下賬號表示，但與同樣翼展的平直翼相比，後掠翼的結構重量大，翼面積大，摩擦阻力也大，還有翼尖失速問題。常規翼型通過半水滴形的形狀，形成上下表面的氣流速度差。機翼上表面氣流加速即使產生升力的源泉，也是氣流提前達到音速導致激波阻力的禍首，這就需要超臨界翼解決問題。

圖註：翼尖小翼不可能消除翼尖渦流，只能降低渦流強度，其中小翼形狀及與機翼的融合很有講究，否則會引起額外的附加阻力

超臨界翼的剖面上下差不多對稱，但是比普通翼型後部下半挖掉一塊形成「上凹」，由於下表面的壓力較高，氣流到達上凹後沿這條下垂弧線向後下方「甩出」，與上表面同樣向後下方導出的氣流匯合在一起，形成下洗氣流，產生升力。早已不再更新東方頭條的軍林天下賬號表示，更加圓鈍的前緣有利於氣流吸附到機翼表面，減少氣流分離，推遲進入失速。機翼是飛機上產生升力的最主要裝置，高升阻比的機翼是節油的關鍵，因此超臨界翼在現代軍用運輸機上已經必不可少了。

不同的翼尖小翼，C圖為最新的「鯊翅」小翼

但是，翼尖渦流拖帶在翼尖之後，形成可觀的阻力，在一定的氣象條件下人們可以看到可觀的翼尖渦流，這時，設計翼尖小翼就可以直到降低翼尖渦流的作用。機翼下表面壓力高於上表面壓力，這個壓差產生升力，但這個壓差也在翼尖造成橫向的自下而上、自外而內的渦卷。翼尖渦卷帶動空氣，含有很大的能量。翼尖渦卷對於飛機的升力和推力沒有作用，而這能量最終來自於推進的動力，所以形成阻力。早已不再更新東方頭條的軍林天下賬號表示，如果在翼尖上安裝小翼，就能像垂直豎起的牆減少渦卷（翼尖渦流）的形成，達到減阻的目的，是很流行的減阻技術。翼尖小翼的另一個作用是相當於擴展了有效翼展，更大的翼展意味著可以降低速度而達到同樣的升力，達到減阻目的，也就是通過更大的展弦比來提高升阻比，從而降低誘導阻力。

波音737MAX的雙羽小翼

早期的翼尖小翼就是簡單的垂直小翼，但翼尖小翼的額外重量要求對機翼作額外加強，小翼本身的重量也間接增加了阻力，而且垂直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。早已不再更新東方頭條的軍林天下賬號表示，波音737NG上的翼尖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，在長途航線上可以降低油耗4%。由於翼尖渦卷具有很大的橫向流動速度分量，小翼的縱向局部真實速度降低，容易進入失速，大大降低小翼的效果，空客A320「經典型」的翼尖小翼則同時向上和向下延展，進一步減少翼尖渦卷，降低翼尖小翼失速的影響。

2016年，美國空軍為MC-130J加裝了小翼，413飛行試驗中隊在埃格林空軍基地進行了8次空中飛行試驗，收集相關數據，驗證飛行小翼是否可以有效的改善飛機燃油效率，標誌著洛·馬公司的翼梢小翼組件研發進入實質階段。但是，從解放軍運-8的多幅圖片中我們可以發現，我們目前還沒有使用小翼節油技術，這難道是中國的石油已經完全夠用沒有任何顧慮了嗎？

美國空軍為MC-130J加裝了小翼

美國空軍為MC-130J加裝了小翼

美國空軍士兵，你萌在工作場合穿這級T恤你親母你上級領導知道嗎？

美國空軍為MC-130J加裝了小翼，據說已經試飛成功，大幅節油。本文也大功告成，打完收功。

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