小翼的“魔力”
不久前,伴隨著首架接受翼尖小翼加裝的B-5478飛機(jī)緩緩駛?cè)攵z機(jī)庫(kù),南航正式拉開了40架波音737NG飛機(jī)翼尖小翼改裝項(xiàng)目的序幕。其中,波音737-700和波音737-800各20架,整個(gè)加裝計(jì)劃預(yù)計(jì)在2015年6月底前完成。
翼尖小翼有何“魔力”,以致讓南航如此大動(dòng)干戈?事實(shí)上,這塊在整架飛機(jī)上所占體積比例并不大的部件,可以有效減小飛機(jī)在飛行過程中無(wú)法避免的空氣阻力問題,從而大幅提升一系列的飛機(jī)性能,尤其在降低油耗、減少溫室氣體排放方面的效果,頗為明顯。
航空公司積極選裝
“這是節(jié)能減排的需要。”談到此次翼尖小翼改裝項(xiàng)目的初衷,南航機(jī)務(wù)相關(guān)部門負(fù)責(zé)人這樣解釋。長(zhǎng)期以來(lái),氣候變化成為影響人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大問題,并將對(duì)未來(lái)世界產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。而航空業(yè)對(duì)氣候變化的影響,主要體現(xiàn)在航空燃油消耗所產(chǎn)生的溫室氣體排放,包括二氧化碳、氮氧化合物等。
除節(jié)能減排外,節(jié)省油耗、降低成本也是南航此次改裝項(xiàng)目的一個(gè)重要原因。根據(jù)《中國(guó)民航節(jié)能減排規(guī)劃》提供的數(shù)據(jù),飛機(jī)燃油消耗占全國(guó)民航能源消耗總額的98%。因此,節(jié)省飛機(jī)燃油消耗成為了航空公司一個(gè)極富挑戰(zhàn)性的全新課題。
據(jù)了解,翼尖小翼屬于波音737飛機(jī)的選裝部件,國(guó)內(nèi)航空公司早期購(gòu)買波音飛機(jī)時(shí)大多沒有選裝。現(xiàn)在,持續(xù)上漲的航油價(jià)格,激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)促使航空公司不得不更加重視節(jié)省航油,從而降低成本,提高運(yùn)行效率。給客機(jī)加裝翼尖小翼,正是國(guó)內(nèi)航空公司應(yīng)對(duì)不斷變化的外界環(huán)境而采取的積極措施。
記者從波音公司了解到,新出廠的飛機(jī)都可以根據(jù)客戶的需求選裝翼尖小翼,較早出廠的飛機(jī)可以通過飛機(jī)維修企業(yè)加裝翼尖小翼。根據(jù)波音公司提供的資料顯示,目前交付的波音737NG飛機(jī)中90%以上在出廠時(shí)都已加裝了融合式翼尖小翼。對(duì)于原本未加裝翼尖小翼的波音737NG飛機(jī),世界主要航空公司如美西北航、美西南航、法航、新航等,也都已實(shí)施波音737NG飛機(jī)翼尖小翼改裝。目前,世界上沒有加裝翼尖小翼波音737NG飛機(jī)大部分在中國(guó),約有200架左右,南航此次改裝的40架也位列其中。
小部件如何發(fā)揮大作用
與南航一樣,如今,越來(lái)越多的航空公司在選擇飛機(jī)配型時(shí)決定安裝翼尖小翼,它給飛機(jī)性能帶來(lái)的改善逐漸被越來(lái)越多的航空公司所認(rèn)可。那么,這個(gè)小小的部件究竟是如何發(fā)揮這些作用的呢?
民航局適航司適航檢查處處長(zhǎng)李博告訴記者,當(dāng)氣流流過機(jī)翼的上下兩個(gè)表面時(shí),所產(chǎn)生的氣壓差會(huì)在機(jī)翼產(chǎn)生向上的升力。當(dāng)這種力大于飛機(jī)的重量時(shí),飛機(jī)便能夠在天空飛行。但這時(shí)機(jī)翼下表面壓力較大的氣流,會(huì)有部分在翼尖處流向壓力較小的上表面,并因此產(chǎn)生渦流。當(dāng)飛機(jī)飛得越快,所產(chǎn)生的渦流也越強(qiáng),這樣會(huì)增加飛行時(shí)的阻力和燃料的消耗。要減少這種渦流的出現(xiàn),其中一種方法是采用更加細(xì)長(zhǎng)的機(jī)翼,但太長(zhǎng)的機(jī)翼會(huì)使飛機(jī)在較小型的機(jī)場(chǎng)中造成不便,例如無(wú)法使用某些登機(jī)廊橋等。所以,后來(lái)便出現(xiàn)了翼尖小翼的設(shè)計(jì),它能通過改變翼尖附近的流場(chǎng)從而減小渦流的強(qiáng)度,而且它的角度也能同時(shí)產(chǎn)生向上和向前的分力,來(lái)增加飛機(jī)的推力和升力。
“簡(jiǎn)單點(diǎn)說,飛機(jī)在飛行中會(huì)產(chǎn)生誘導(dǎo)阻力、壓差阻力等,其中大部分阻力會(huì)很快轉(zhuǎn)化為熱能。只有誘導(dǎo)阻力,才是我們能人為通過一些措施改變的。翼尖小翼正是通過減少誘導(dǎo)阻力,從而提高飛機(jī)的爬升能力、起飛重量,并減少油量消耗。”李博解釋說。
針對(duì)如今不少航空公司熱衷于為飛機(jī)加裝翼尖小翼的現(xiàn)象,業(yè)內(nèi)專家表示,其實(shí)并非所有飛機(jī)都適合加裝,翼尖小翼的加裝與否,還是要取決于飛機(jī)原本的設(shè)計(jì)和航空公司航線的需求。雖然翼尖小翼能有效地減少飛機(jī)飛行時(shí)的阻力和燃料消耗,但在短程航線上,它為飛機(jī)帶來(lái)的額外負(fù)重會(huì)加大燃料消耗,所以在一些用于短程航線的飛機(jī)上并不建議安裝翼尖小翼。
不得不算的成本節(jié)約
經(jīng)過幾年的探索,全球范圍內(nèi)不少航空公司的運(yùn)行實(shí)踐均證明,加裝翼尖小翼能夠有效地降低燃油消耗量,減少溫室氣體排放。但這塊小小的板子到底能為航空公司帶來(lái)多少成本的節(jié)約?這是個(gè)值得研究的問題。
從航空公司改裝實(shí)踐分析來(lái)看,美國(guó)西南航空公司在給他們的波音737NG機(jī)隊(duì)加裝翼尖小翼前,對(duì)先期改裝的5架波音737NG做了測(cè)試,證實(shí)節(jié)油效果為2.5%。波音公司對(duì)國(guó)航一架波音737-700調(diào)機(jī)過程中收集的飛行參數(shù)進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,加裝翼尖小翼的波音737-700能實(shí)現(xiàn)節(jié)油2.1%。
從南航提供給記者的一份數(shù)據(jù)評(píng)估中可以看出,根據(jù)實(shí)際節(jié)油效果來(lái)分析,波音737-800飛機(jī)在安裝翼尖小翼后,理論上平均節(jié)油1%~4%(接近最佳高度)。以南航平均航段1.6小時(shí)的波音737-800為例,加裝翼尖小翼后,如能接近最佳高度飛行,理論上能實(shí)現(xiàn)節(jié)油約2.7%。但在實(shí)際運(yùn)行中,飛機(jī)難以按最佳高度飛行,因而節(jié)油效果也要受到影響。以波音737-800為例,在同等條件下,加裝翼尖小翼后,總加油量減少,航段油耗降低。節(jié)油量與飛行高度有關(guān),飛行高度越高,節(jié)油越多,總體來(lái)說,每飛行小時(shí)節(jié)油約50公斤~80公斤(約2%~3%)。從飛機(jī)航程能力等方面分析,在裝滿油箱的條件下,加裝翼尖小翼后,波音737-800飛機(jī)可延長(zhǎng)航程約200海里左右。
波音公司測(cè)試表明,在運(yùn)行條件較為苛刻的山區(qū)和高原機(jī)場(chǎng),帶翼尖小翼的波音737-800飛機(jī),能改善飛機(jī)高溫高原的越障爬升性能,額外增加起飛限制重量約2000公斤。這對(duì)于這些機(jī)場(chǎng)的夏季運(yùn)行尤為重要。以昆明至上海航線為例,在昆明機(jī)場(chǎng)從03號(hào)跑道起飛,在外界溫度26℃時(shí),不帶翼尖小翼的波音738飛機(jī)的起飛限制重量為66300公斤,而帶翼尖小翼的為68900公斤。換句話說,帶翼尖小翼的波音738飛機(jī)可以比不帶翼尖小翼的多運(yùn)2600公斤商載或27位旅客。按每客票價(jià)1000元計(jì)算,每班可增加收入2.7萬(wàn)元,夏季60天每架飛機(jī)可增加收入162萬(wàn)元。由此可見,在同等推力條件下,飛機(jī)加裝翼尖小翼可增加航空公司的收入。
此外,加裝翼尖小翼對(duì)運(yùn)行的其他方面也有一定的影響,除提高飛行性能、飛行品質(zhì)外,還可有效降低起飛噪音、減少污染物排放,具有良好的社會(huì)效益。

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