现代飞机机翼为什么末端会翘起？

下一次搭飞机的时候眺望一下窗外，看看这架飞机机翼的末端是什么样子的设计。不要小看那不起眼的小小的设计，原来对乘客的舒适感具有不小的影响。

搭飞机时向窗外望去，你会发现飞机机翼的末端通常会向上翘起。

现代飞机机翼末端已经很少见到完全平坦的设计，一般都带有小翼（winglet），有的以一定弧度向上弯曲翘起，有的呈一定角度向上折起，还有的机翼末端是分开上下两小片的设计。

美国宇航局（NASA）的网站介绍说，这些小翼平均来说可以帮助飞机节省高达5%的燃料。就拿常见的波音737机型来说，这意味着一年可以省下100,000加仑燃料。想想看，各大航空公司、各种机型都用上这种设计，所省下的燃料费用总计高达数十亿美元。

这些设计可以减少飞机飞行时机翼末端所产生的气旋对飞机的影响。对于一架小飞机来说，如果穿过大飞机后面的尾流，这些气旋的力量足以让小飞机倾翻。这是空气动力学家早就意识到的问题，据说莱特兄弟在完成他们的设计之前，已经考虑到了这个问题。可是，直到近代，飞机才普遍用上小翼的设计。

飞机在飞行的时候，空气对机翼的底部所产生的压力比顶部大得多，从而产生提升力。可是机翼末端底部的空气会上卷、并与机翼顶部压力较小的气流相遇，产生一个小型龙卷风。这股龙卷风延展到飞机的后方，产生阻力，导致飞机浪费一些能量。

NASA尼尔阿姆斯特朗飞行研究中心（Neil Armstrong Flight Research Center）前首席科学家阿尔?鲍威尔斯（Al Bowers）说：“被留在空气中的能量来自飞机。如果找到办法捕获这部分能量，把它留给飞机，这些浪费在尾流的能量就能被节省下来。”

1897年，英国空气动力学家弗雷德里克?W?兰开斯特（Frederick W. Lancaster）提出了“机翼尾板”（wing endplates）的设计，并获得了专利。那时的设计就是给机翼末端安装两块向上竖起的平板，阻止机翼底部和顶部空气相遇。鲍威尔斯说，但是平板的设计对飞机的升力帮助不大。

到了上世纪70年代，NASA工程师理查德?惠特科姆（Richard Whitcomb）提出了更好的设计。他发现鸟类起飞的时候总是把翅膀的末端翘起，由此得到灵感，发现应该把这个翘起的部分设计成机翼的形状，在空气动力学上会得到最佳的效果。于是，飞机“小翼”的名字应运而生。

但是出于对成本的考虑，只有少数几家公司给他们的飞机装上这种小翼。直到上世纪90年代中期，一家名为Aviation Partners的公司，推出更好的一种设计后，终于越来越多的飞机装上了这些小翼。

该公司与波音合资组建的公司Aviation Partners Boeing的总裁迈克?斯托威尔（Mike Stowell）说，他们设计的小翼不仅节省燃料，而且很美观，吸引了很多客户。一些公司为了让他们飞机的形象不输给竞争对手，而安装了这些小翼。

现在，大部分中小机型都装有小翼，不过它们的作用对于大型飞机来说就不那么显著。飞机的小翼也有了更多的设计，除了前面提到的几种，甚至还有环状的。一些喷气式商务机采用尾部带有一个闭合环的结构。

宾州州立大学（Penn State University）空气动力学家马克?D?莫默（Mark D. Maughmer）告诉CNN，在飞行中遇到湍流的时候，有没有小翼对乘客的体验差别还不小。“有一次我在一趟行程中搭乘了两架波音737，一架有小翼，另一架则没有。差别还是很明显的：没有小翼的那架飞机在遇到湍流的时候颠簸得很厉害，就像乘坐一辆跑车行驶在不平坦的路面上；而有小翼的另一架就像乘坐豪华轿车的体验。”