創想丨渦控技術公司計劃對波音737NG后體上應用渦流發生器進行認證

渦控技術公司針對C17開發的側鰭目前正在波音737NG客機上進行認證

據美國《航空周刊》網站2017年6月6日報道，在C-130和C-17軍用運輸機上進行了渦流發生器的飛行試驗后，渦流控制技術公司（VCT）計劃將其「側鰭」（一種渦流發生器，相比洛馬研製的微型渦流發生器尺寸稍大）用於波音737NG系列客機上，並取得適航認證。

位於喬治亞州肯尼索的渦控技術公司開發了用於降低運輸類飛機上翹后機身阻力的渦流發生器，即所謂的「側鰭」。大量的CFD計算表明，側鰭可平均降低1%的燃油消耗，投資回報期大約為2-3年。側鰭最開始是針對軍用運輸機大上翹后機身設計的降低巡航阻力的裝置，美國空軍已經研究了將該裝置應用於C-130和C-17的可行性，並開展了飛行試驗。

對於737來說，在每側后機身下部平尾前方各安裝3片60厘米長、6厘米高的側鰭，以對平尾下方流場進行規整。渦控技術公司首席工程師里克·胡克介紹，737每側機翼後方機身下表面會產生一個漩渦，當它向尾部移動時會向上移動，這會加速尾部的流動、降低尾部的壓力，從而增加阻力。而側鰭會產生一定的下洗，將上移的漩渦向下移，增加尾部的壓力恢復，從而實現減阻。

渦控技術公司CEO吉爾·摩根表示，側鰭安裝非常方便，無需對機身結構進行加強，只需使用內六角驅動螺栓（Hi-Lok）將側鰭固定在機身後壓力隔框之後。一套（共6個）側鰭重約22.6千克，預計安裝需要40個人時。位於特拉華州喬治敦的Aloft AeroArchitects公司已經開始了對應用於737NG上的側鰭進行補充型號合格證申請，預期在今年11月底獲得許可。在737-700上的飛行測試將在11月進行。

摩根表示，側鰭的取證基礎類似於機載天線，側鰭對飛機穩定性和操縱性沒有影響。渦控技術公司沒有透露側鰭的價格，但表示不會太貴，已經有「幾家主要的航空公司對其表現出了興趣。」

胡克表示，雖然應用於C-130和C-17上的側鰭分別實現了6%和1.6%的巡航阻力降低，但要實現在已經非常高效的波音737上減阻的目標仍然是非常具有挑戰性的。胡克2016年從洛馬公司加盟渦控技術公司，之前他一直在洛馬研發后機身應用的微型渦流發生器，相比渦控技術公司的側鰭尺寸稍小，現在洛馬的微型渦流發生器已經在C-130上得到應用。

渦控技術公司在6個月內，使用自己的高性能計算機和NASA的USM3D流場求解器分析了用於737后機身的400個不同的側鰭方案。據胡克介紹，「在開始的一個半月里，我們沒有發現側鰭的減阻效果，所以我們持續對其位置、尺寸、安裝方向進行優化。」渦控技術公司利用激光掃描獲取飛機數模、利用飛行模擬器獲取不同飛行階段的舵面位置數據構建了CFD模型。對於與飛機相比尺寸過小的側鰭來說，使用CFD計算分析比風洞試驗更加有效。

在C-130和C-17上進行的飛行試驗驗證了洛馬公司使用的CFD工具的有效性，「計算精度可以達到1%，」胡克表示，「這給了我們對於CFD工具的信心」。737上的飛行試驗將測量實際的阻力降低和油耗減少量。

渦控技術公司的節油分析是基於2小時的飛行任務，但是摩根表示，側鰭主要影響的是壓差阻力，因此他提供了一個在所有飛行環境下的一致的減阻量。他表示，「相比翼梢小翼（主要降低升致阻力）來說，不同飛行狀態對側鰭減阻的影響要小得多。」

渦控技術公司後續還將使用CFD技術對側鰭應用於其它飛機，如空客A320，波音747、767、777，麥克唐納·道格拉斯MD-11等進行分析，胡克表示：「側鰭並不是即插即用型產品，用於不同飛機必須經過進一步的優化。」

側鰭的概念由渦控技術公司首席科學家查克·迪克遜於2010年提出，胡克加入公司后，引入了所有的CFD工具，「這是一個正確的決定，」公司主席布雷特·史密斯表示：「下個月我們將研究下一個側鰭的應用機型。我們計劃利用CFD工具加速我們的研究。」

無側鰭（左）和有側鰭（右）的機身流場對比，側鰭對機身後體起到了整流作用，增加了尾部壓力恢復，降低了壓差阻力