详解A320鲨鳍小翼及空客飞机翼梢装置发展历程

liufu · 发表于 2013-6-6 19:34:45

图：鲨鳍小翼原理示意图

　　5月17日，中国首架装配鲨鳍小翼的空客A320飞机交付中国东方航空公司，空客“鲨鳍小翼”由此正式进入中国。这种看似鲨鱼鳍外形的翼梢装置引起了人们的兴趣。本文讲解鲨鳍小翼的原理及空客翼梢装置的发展历程，以及其背后蕴藏的空客创新理念。

空客翼梢装置的发展历程

　　空中客车公司是最早在民用喷气飞机上使用翼梢（也称翼尖）装置的先驱，从其最早的产品A300飞机开始，空客就开始使用翼梢装置，至今已有数十年的历史。A300和A310两款机型均装配有被称为“镖形”小翼的翼梢装置。随后，空客把在A300 、A310机型上所积累的经验应用在了A320系列飞机上。翼梢装置也陆续被安装到后来的A330、A340和A380机型上（形状和大小不尽相同），空中客车新一代远程宽体飞机A350XWB飞机也装有翼梢装置。

为什么没有更早地推出鲨鳍小翼？

　　空中客车公司于2009年年底推出大型“鲨鳍小翼”，它是空客为最畅销的A320系列飞机进行的持续改进项目中的最新元素。鲨鳍小翼由复合材料制成，高2.4米；它通过提高飞机气动性能来减小阻力，最终达到节省燃油、减少排放的目的。
　　如前所述，空客很早就掌握了通过翼梢小翼来进一步降低燃油消耗及排放的技术。由于安装鲨鳍小翼本身也存在着增加客户成本的问题，因此，该项新技术要掌握合适的时机推向市场，才能达到为客户最大化地降低运营成本的目的。
　　在燃油价格尚未上涨到一定程度的时候，空客A320系列飞机传统的镖形小翼已经起到了很好的节油作用。而在燃油价格不断飙升，已经占到航空公司运营成本很大比例的时候，适时推出鲨鳍小翼，虽然会为航空公司增加一些前期投资，但在很短的时间内就能收回成本，而之后航空公司就能够借助鲨鳍小翼持续地减少燃油成本支出。因此，空客于2009年年底推出鲨鳍小翼是充分考虑客户利益最大化的结果。事实也证明，鲨鳍小翼受到了客户的热烈欢迎。2013年空客计划交付的A320系列飞机中，大约有一半装配鲨鳍小翼；而将于2014年交付的A320系列飞机中，绝大部分都将装配鲨鳍小翼。

鲨鳍小翼为什么没有采用更“炫”的造型？

　　鲨鳍小翼虽然在外形上与业界现有的一些大型翼梢装置有些相似，但是，飞机制造技术日新月异，鲨鳍小翼采用了业界最新技术，可以说，是业界现有大型翼梢装置中最先进的。实际上，在设计新型翼梢装置时，空客工程师充分考虑了多种方案，包括上下分叉的翼梢装置。但为了避免可能出现的翼梢触地的情况，业界一般都尽量避免出现过长的向下的翼梢装置。在综合考虑了各种可行方案之后，空客选择了一种最优化的，同时也是最简化的方案，以期获得“以最小的变动为客户带来最大效益”的结果。这也是空客所有新技术得以推出的考虑重点，比如A320neo跟现款A320拥有95%的通用性。为客户带来实际效益是空客考虑的重中之重，而不是为新装置搞一个更“炫”的造型或者起一个更“炫”的名字。

鲨鳍小翼的作用

　　鲨鳍小翼为航空公司进一步提高燃油效率带来了新的机会。装配鲨鳍小翼的A320系列飞机可减少4%的燃油消耗，这一数字比空客最初的预期要更好。每年每架飞机可减少排放1000多吨的二氧化碳，这相当于200辆家用汽车一年的排放量。
　　除了节省燃油以外，鲨鳍小翼还能够为A320系列飞机增加100海里（185公里）左右航程，或者在同等航程情况下增加业载450公斤。而且，装配鲨鳍小翼的A320系列飞机拥有更好的起飞性能，越障和爬升能力得到大幅提高。例如装配鲨鳍小翼的A321飞机可以在起飞后直接爬升到比普通A321更高的初始巡航高度。另外，由于阻力减小，发动机在飞行时的平均推力随之减小，发动机养护成本也随之降低。
　　鲨鳍小翼是现款A320系列飞机的选装配置，A320neo系列飞机的标准配置。目前已有40余家客户选择订购装配鲨鳍小翼的A320系列飞机；从2013年1月1日到5月14日，空客已经向遍布全球的客户交付了47架装配鲨鳍小翼的A320飞机。同时空中客车公司还为客户提供鲨鳍小翼改装服务，为客户已有的A320系列飞机改装更加先进、高效的鲨鳍小翼。

鲨鳍小翼工作原理

　　飞机飞行时，机翼下表面压强高，上表面压强低，因此下表面气流就会在翼尖处流向上表面，这样在翼尖处就不断形成旋涡，从而产生“诱导阻力”，阻碍飞机前行。鲨鳍小翼可以部分阻断机翼翼尖处的上绕气流，使旋涡减弱，从而减小阻力，进而达到节油的效果。