首先,那个小翼叫做涡流发生器(Vortex Generators),顾名思义就是产生涡流的东西。
处在那个位置的涡流发生器,叫做短舱涡流发生器(Nacelle Vortex Generator),也就是在发动机短舱后产生涡流的东西。
先上一张简明扼要而又直观的图!(出处见水印)
看了没?气流正打着转儿地从机翼的上方溜过去。
民航发动机是高涵道比涡轮风扇发动机,既不可能放进客机的肚子里,也不太适合贴在机身上(至于为什么,又是另外一个问题了)。最好就是把它吊在机翼下方,于是飞机设计师就在机翼下方加了一个叫发动机短舱的东西(上图中的大圆筒),然后把发动机塞进短舱里。
那么问题来了:这个短舱要吊多高?
当然是越高越好,但也不能高过机翼。这样发动机就能吸入足量的空气,而且还不会吸入跑道异物,不会轻易地磕着碰着,同时挂在机翼两侧增加了飞机横滚方向的转动惯量,让飞机更加稳定。
这样似乎就可以了。但是,还有一种情况:
飞机起降。
飞机起降时机翼仰角相比巡航时是很大的,这个挂在机翼下方的短舱在机翼仰角到达一定程度时,水平高度会高于机翼的上表面。
先说说失速
如下图,机翼仰角过大时,受逆压梯度影响,紧贴在机翼表面的边界层流速下降到 0,与机翼表面发生了分离,产生了涡旋(b)。
刚才说到,短舱高于机翼上表面,影响了流向机翼上表面的气流。不仅干扰了迎面气流的流向,也降低了流速。
也就是发动机后面那一部分机翼失速了,失去了提供升力的能力。
本来失速仰角挺大,结果被短舱在前面一挡,不该失速的仰角也失速了。
不能忍,怎么办?
愤怒的设计师说:谁敢提前失速,就给谁丫一刀!
然后短舱就被加上了“翼刀”。
如上图,不加涡流发生器,在仰角过大时气流就乱了。
加了涡流发生器,通过旋转气流起到了调整稳定的作用,同时增加了从机翼上表面通过气流的能量。
再细看,安装涡流发生器后,它诱导边界层外的高能气流贴近表面,代替了原本边界层内的低能气流,机翼表面边界层高度降低了。临近表面的气流被涡流发生器提高了能量并进行了适当的调整,由于边界层的气流流速提高了,也就推迟、控制甚至抑制了机翼上表面的边界层分离。
下图,很明显加装涡流发生器后,流速增加了,推迟 / 抑制了边界层分离:
(孙一峰 杨士普,上海飞机设计研究院,短舱涡流发生器流动控制机理初探,民用飞机设计与研究,2012 年 01 期)
如此,这个涡流发生器的效果就是:
发动机短舱涡流发生器能够显著改善飞机的起降性能。对于波音 767-200,由于发动机短舱涡流发生器的采用,其降落接地速度可以降低 5 节(约 9 千米 / 小时),降落所需跑道长度减少了 250 英尺(约 76 米)。
司古,《航空知识》,2012 年 04 期
一句话总结:这个小翼叫短舱涡流发生器,用来产生涡流,以推迟失速。



处在那个位置的涡流发生器,叫做短舱涡流发生器(Nacelle Vortex Generator),也就是在发动机短舱后产生涡流的东西。
先上一张简明扼要而又直观的图!(出处见水印)
看了没?气流正打着转儿地从机翼的上方溜过去。
民航发动机是高涵道比涡轮风扇发动机,既不可能放进客机的肚子里,也不太适合贴在机身上(至于为什么,又是另外一个问题了)。最好就是把它吊在机翼下方,于是飞机设计师就在机翼下方加了一个叫发动机短舱的东西(上图中的大圆筒),然后把发动机塞进短舱里。
那么问题来了:这个短舱要吊多高?
当然是越高越好,但也不能高过机翼。这样发动机就能吸入足量的空气,而且还不会吸入跑道异物,不会轻易地磕着碰着,同时挂在机翼两侧增加了飞机横滚方向的转动惯量,让飞机更加稳定。
这样似乎就可以了。但是,还有一种情况:
飞机起降。
飞机起降时机翼仰角相比巡航时是很大的,这个挂在机翼下方的短舱在机翼仰角到达一定程度时,水平高度会高于机翼的上表面。
先说说失速
如下图,机翼仰角过大时,受逆压梯度影响,紧贴在机翼表面的边界层流速下降到 0,与机翼表面发生了分离,产生了涡旋(b)。
刚才说到,短舱高于机翼上表面,影响了流向机翼上表面的气流。不仅干扰了迎面气流的流向,也降低了流速。
也就是发动机后面那一部分机翼失速了,失去了提供升力的能力。
本来失速仰角挺大,结果被短舱在前面一挡,不该失速的仰角也失速了。
不能忍,怎么办?
愤怒的设计师说:谁敢提前失速,就给谁丫一刀!
然后短舱就被加上了“翼刀”。
如上图,不加涡流发生器,在仰角过大时气流就乱了。
加了涡流发生器,通过旋转气流起到了调整稳定的作用,同时增加了从机翼上表面通过气流的能量。
再细看,安装涡流发生器后,它诱导边界层外的高能气流贴近表面,代替了原本边界层内的低能气流,机翼表面边界层高度降低了。临近表面的气流被涡流发生器提高了能量并进行了适当的调整,由于边界层的气流流速提高了,也就推迟、控制甚至抑制了机翼上表面的边界层分离。
下图,很明显加装涡流发生器后,流速增加了,推迟 / 抑制了边界层分离:
(孙一峰 杨士普,上海飞机设计研究院,短舱涡流发生器流动控制机理初探,民用飞机设计与研究,2012 年 01 期)
如此,这个涡流发生器的效果就是:
发动机短舱涡流发生器能够显著改善飞机的起降性能。对于波音 767-200,由于发动机短舱涡流发生器的采用,其降落接地速度可以降低 5 节(约 9 千米 / 小时),降落所需跑道长度减少了 250 英尺(约 76 米)。
司古,《航空知识》,2012 年 04 期
一句话总结:这个小翼叫短舱涡流发生器,用来产生涡流,以推迟失速。


