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白练当空舞——“涡流”
这架客机降落时，我们发现两边机翼中央拉出两条旋涡状的白烟，就像仙女披着白练一样，这就是涡流。
白练当空舞——“涡流”
涡流也就是涡旋（Vortex）有时也称旋涡。是指一种半径很小的圆柱在静止流体中旋转引起周围流体作圆周运动的流动现象。一般旋涡内部有一涡量的密集区，称涡核，其运动类似刚体旋转。上述圆柱体即相似于旋涡的涡核。在它的外部，流体的圆周速度与半径成反比；在它内部，则与半径成正比，在涡心上圆周速度为零。大自然常见的涡流现象为龙卷风。
白练当空舞——“涡流”
飞机机翼上的涡流一般分为两种，脱体涡和翼尖涡。由于旋涡本身的特性，脱体涡沿翼展方向流过主翼面上表面时，会不断吸收机翼边界的能量，从而使翼面上的气动压力很低。这个负压产生了向上吸的效果，实际上给机翼产生了额外的升力。上图为F-16的边条翼形成了脱体涡。
白练当空舞——“涡流”
边条是安装在机翼前缘与机身连接处的一段锋利的、后掠角很大的“小机翼”。边条的意义在于，可以诱导产生这种叫做“脱体涡”的东西。脱体涡和机翼上表面气流分离时产生的东西一样，是一种湍流；然而边条产生的脱体涡在一定的攻角区间内可以抑制气流分离产生的湍流，由此推迟气流分离，加大最大可用攻角。这项技术和翼身融合技术一起在三代机的成为气动设计的标配。
白练当空舞——“涡流”
由于涡流内部气压极低，当空气中的湿度比较大的时候，空气中的水蒸气冷凝成小水滴，产生一股浓浓的白雾。这架米格-29是典型的翼身融合体，虽然没有F-16和F-18这么明显的边条翼，但是也可以在翼根处产生脱体涡。
白练当空舞——“涡流”
这是中巴联合研制的FC-1“枭龙”战机，虽然勉强够上三代战机标准，但是边条翼的设计让其也能产生脱体涡。
白练当空舞——“涡流”
F-22的脱体涡。
白练当空舞——“涡流”
相比于边条，鸭翼能够产生更强的脱体涡，带来更好的增升效果。然而鸭翼作为一个全动式操纵面，其偏转的控制非常复杂，需要先进飞控计算机的调节才能发挥出它的作用。歼20全动鸭翼拉出的强劲脱体涡。
白练当空舞——“涡流”
俄罗斯T-50“金雕”的脱体涡比较特殊，这是因为T-50最显著的特征是机翼前缘延伸部分加装的可动边条，这是一个设计创新，起到可控涡升力的作用。
白练当空舞——“涡流”
由于脱体涡在一定的攻角区间内可以抑制气流分离产生的湍流，由此推迟气流分离，加大最大可用攻角。如F-35已经达到了60°的最大可用攻角。（上图可见F-35的脱体涡和翼尖涡）
白练当空舞——“涡流”
翼根的脱体涡能增加攻角，提升升力，但是翼尖涡却相反。翼尖涡全称翼尖涡流，当机翼产生正升力时，下翼面的压强比上翼面高，在上、下翼面压强差的作用下，下翼面的气流就绕过翼尖流向上翼面，这样就使下翼面的流线由机翼的翼根向翼尖倾斜，而上翼面的流线则由翼尖偏向翼根。由于上、下翼面气流在后缘处具有不同的流向，于是就形成漩涡，并在翼尖卷成翼尖涡，翼尖涡向后流即形成翼尖涡流。
白练当空舞——“涡流”
翼上产生的升力越多，翼尖涡也就越强。
白练当空舞——“涡流”
飞行中，因翼尖涡内的空气压强低，如果空气中含有足够的水蒸气，就会因膨胀冷却而结成水珠，形成由翼尖向后的两道白雾状的涡流索，即俗话说的“飞机拉线”。
白练当空舞——“涡流”
此种涡流会造成航空器的不稳定及削弱翼面的升力，所以在许多民航客机上都在翼尖装有翼尖小翼，藉以阻挡或减弱涡流。
白练当空舞——“涡流”
但是我们发现没有战斗机使用翼尖小翼的，这是因为首先有些战斗机挂翼尖飞弹也有部份的类似功能，其次由于战斗机要作高G的机动动作及超音速飞行，导致其翼尖小翼的结构必需要加强，总体比较后发现其作用和增加的重量来比效率不大。上图为日本的F-2的脱体涡和翼尖涡。
白练当空舞——“涡流”
风洞实验和飞行试验结果表明，翼梢小翼作为提高飞行经济性、节省燃油的一种先进空气动力设计措施，能使全机诱导阻力减小20%～35%,相当于升阻比提高7%。
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发表于 2019-6-25 11:38:32
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