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我头上有“犄角”， 我身后有尾巴， 谁也不知道， 我有多少秘密！ 看来大喵今天要揭露谁的小秘密咯 大家外出旅行搭乘飞机时可以留意一下，民用主流客机的发动机基本都是挂在机翼下面的，像空客A320、A330、A340、A380以及波音737、747、777、787……（如下图） 细心的亲们一定会注意到， 客机发动机外侧有一片小翼。
大喵之前坐飞机也未注意到 发动机上这个小翼， 直到偶然看到某客机模型， 才注意到发动机上这个“小犄角”! 这次小长假出游时还专门留意了一下。 那么这个位置是起什么作用的呢？ 首先，这个“犄角”叫作涡流发生器，顾名思义就是产生涡流的东西。 早在上世纪60年代，一些空气动力学研究人员对涡流发生器控制平板湍流边界层的流动机理进行了研究，同时通过对涡流发生器流动的湍流结构、流向涡发展的研究，提出了涡流发生器控制边界层，特别是控制湍流边界层分离的基本原理就是在于向边界层内注入新的涡流能量。 接着空气动力学研究人员对控制翼型和机翼湍流边界层分离的涡流发生器原理做了大量的试验研究工作，包括对涡流发生器的形状、几何参数及安装位置等，并针对其高度与当地边界层厚度相同的早期涡流发生器在非设计状态（即边界层不出现分离）的情况下，产生附加的型阻和涡阻的问题，提出了亚边界层涡流发生器和微型涡流发生器的概念。 这类微型涡流发生器的高度相对当地边界层厚度都较小，甚至仅为当地边界层厚度的1/10，它可增加边界层底层的流场能量，能阻止大的逆压梯度形成并延缓边界层分离，而且在非设计状态又不产生大的附加阻力。 研究表明，该类微型涡流发生器可使升阻比提高一倍以上，从而打开了将微型涡流发生器应用在飞机增升装置上的希望之门。 先上一张简明扼要而又直观的图↓ 气流正打着转儿地从机翼的上方溜过去 涡流发生器是以某一安装角垂直地安装在机体表面上的小展弦比小机翼，所以它在迎面气流中和常规机翼一样能产生翼尖涡 ，但是由于其展弦比小，因此翼尖涡的强度相对较强。这种高能量的翼尖涡与其下游的低能量边界层流动混合后，就把能量传递给了边界层，使处于逆压梯度中的边界层流场获得附加能量后能够继续贴附在机体表面而不致分离。 那么， 客机发动机为什么会像机翼一样 安装小翼呢？ 因为， 在一种情况下， 翼尖涡漩会成为是流体中的隐形杀手。 那就是飞机起降时。 飞机在起飞或降落时机翼仰角相比巡航时较大，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。 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。 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）。 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， 就给谁装个小“犄角”！ 然后短舱就被加上了小翼。 也就是涡流发生器，当不加涡流发生器，在仰角过大时气流就乱了（如上图）。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。 很明显加装涡流发生器后（下图），流速增加了，推迟/抑制了边界层分离： 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/时），降落所需跑道长度减少了250英尺（约76米）。 最后， 一句话总结： 这个小翼叫短舱涡流发生器， 用来产生涡流， 以推迟失速的！ 下次乘机可以细心观察一下。 |
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