白練當空舞——“渦流”

這架客機降落時，我們發現兩邊機翼中央拉出兩條旋渦狀的白煙，就像仙女披著白練一樣，這就是渦流。

渦流也就是渦旋（Vortex）有時也稱旋渦。是指一種半徑很小的圓柱在靜止流體中旋轉引起周圍流體作圓周運動的流動現象。一般旋渦內部有一渦量的密集區，稱渦核，其運動類似剛體旋轉。上述圓柱體即相似於旋渦的渦核。在它的外部，流體的圓周速度與半徑成反比；在它內部，則與半徑成正比，在渦心上圓周速度為零。大自然常見的渦流現象為龍捲風。

飛機機翼上的渦流一般分為兩種，脫體渦和翼尖渦。由於旋渦本身的特性，脫體渦沿翼展方向流過主翼面上表面時，會不斷吸收機翼邊界的能量，從而使翼面上的氣動壓力很低。這個負壓產生了向上吸的效果，實際上給機翼產生了額外的升力。上圖為F-16的邊條翼形成了脫體渦。

邊條是安裝在機翼前緣與機身連接處的一段鋒利的、後掠角很大的“小機翼”。邊條的意義在於，可以誘導產生這種叫做“脫體渦”的東西。脫體渦和機翼上表面氣流分離時產生的東西一樣，是一種湍流；然而邊條產生的脫體渦在一定的攻角區間內可以抑制氣流分離產生的湍流，由此推遲氣流分離，加大最大可用攻角。這項技術和翼身融合技術一起在三代機的成為氣動設計的標配。

由於渦流內部氣壓極低，當空氣中的溼度比較大的時候，空氣中的水蒸氣冷凝成小水滴，產生一股濃濃的白霧。這架米格-29是典型的翼身融合體，雖然沒有F-16和F-18這麼明顯的邊條翼，但是也可以在翼根處產生脫體渦。

這是中巴聯合研製的FC-1“梟龍”戰機，雖然勉強夠上三代戰機標準，但是邊條翼的設計讓其也能產生脫體渦。

F-22的脫體渦。

相比於邊條，鴨翼能夠產生更強的脫體渦，帶來更好的增升效果。然而鴨翼作為一個全動式操縱面，其偏轉的控制非常複雜，需要先進飛控計算機的調節才能發揮出它的作用。殲20全動鴨翼拉出的強勁脫體渦。

俄羅斯T-50“金雕”的脫體渦比較特殊，這是因為T-50最顯著的特徵是機翼前緣延伸部分加裝的可動邊條，這是一個設計創新，起到可控渦升力的作用。

由於脫體渦在一定的攻角區間內可以抑制氣流分離產生的湍流，由此推遲氣流分離，加大最大可用攻角。如F-35已經達到了60°的最大可用攻角。（上圖可見F-35的脫體渦和翼尖渦）

翼根的脫體渦能增加攻角，提升升力，但是翼尖渦卻相反。翼尖渦全稱翼尖渦流，當機翼產生正升力時，下翼面的壓強比上翼面高，在上、下翼面壓強差的作用下，下翼面的氣流就繞過翼尖流向上翼面，這樣就使下翼面的流線由機翼的翼根向翼尖傾斜，而上翼面的流線則由翼尖偏向翼根。由於上、下翼面氣流在後緣處具有不同的流向，於是就形成漩渦，並在翼尖捲成翼尖渦，翼尖渦向後流即形成翼尖渦流。

翼上產生的升力越多，翼尖渦也就越強。

飛行中，因翼尖渦內的空氣壓強低，如果空氣中含有足夠的水蒸氣，就會因膨脹冷卻而結成水珠，形成由翼尖向後的兩道白霧狀的渦流索，即俗話說的“飛機拉線”。

此種渦流會造成航空器的不穩定及削弱翼面的升力，所以在許多民航客機上都在翼尖裝有翼尖小翼，藉以阻擋或減弱渦流。

但是我們發現沒有戰鬥機使用翼尖小翼的，這是因為首先有些戰鬥機掛翼尖飛彈也有部份的類似功能，其次由於戰鬥機要作高G的機動動作及超音速飛行，導致其翼尖小翼的結構必需要加強，總體比較後發現其作用和增加的重量來比效率不大。上圖為日本的F-2的脫體渦和翼尖渦。

風洞實驗和飛行試驗結果表明，翼梢小翼作為提高飛行經濟性、節省燃油的一種先進空氣動力設計措施，能使全機誘導阻力減小20%～35%,相當於升阻比提高7%。

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