我們都玩過紙飛機，紙飛機就是薄薄的一片機翼，那么為什么民航客機的機翼不是薄薄的一片呢？首先，紙飛機的機翼不能夠產(chǎn)生升力，只是保證紙飛機自身向前滑翔而已，跟滑翔傘是一樣的。其次，飛機的機翼需要為飛機提供升力、控制水平翻轉、儲油和懸掛發(fā)動機等復雜功能。戰(zhàn)斗機的機翼非常薄，但也不是薄薄的一片，只是相對客機來說很薄，這是因為戰(zhàn)斗機飛行的速度會幾倍于音速，所以所涵蓋的設計原理與民航客機不太一樣，這里我們不討論了。民航客機的飛行速度是亞音速，也就是接近于音速，因此我們可以看到飛機的機翼都是我們見到的這種形狀：

我們?nèi)粘３Ｒ姷拿窈娇蜋C，包括一些常見的商務型客機的飛機機翼幾乎都是這兩種形狀設計。飛機的機翼為什么要設計成這種形狀和厚度呢？主要目的就是為了讓機翼在空中飛行的時候，將氣流切割成上下兩個部分，并且讓兩個部分產(chǎn)生差異。接著我們用一張圖來給大家簡單的演示一下機翼是如何產(chǎn)生升力的：

這個原理主要利用的就是壓力差，機翼上下表面形狀是不對稱的，空氣沿機翼上表面運動的距離更長，自然流速更快，根據(jù)伯努利定理，速度越快，氣壓越小，上下表面的壓力差就提供了升力。在低速的時候，飛機的升力原理源自伯努利定律，但是隨著速度（馬赫數(shù)）的增加，這個定律就不再適合了，因此戰(zhàn)斗機的機翼設計不是這個樣子。

飛機的機翼根據(jù)安裝的位置，分為安裝在機身上部（背部）的上單翼、安裝在機身中部的中單翼和安裝在機身下部（腹部）的下單翼三種。目前可以看到大型運輸機的機翼多為上單翼，客機的機翼多為下單翼。

民航客機大多使用下單翼設計

運輸機大多使用上單翼設計

下單翼的飛機，由于機翼距離地面很近，所以更加便于安裝起落架、進行維護工作。另外，下單翼的飛機有個問題就是發(fā)動機距離地面的距離很近，因此更容易吸入異物，造成發(fā)動機損壞的問題。但是對于民航客機來說，起飛的民用機場條件都非常優(yōu)秀，因此也就不用擔心異物這種問題。但是大型的運輸機就不同了，一般起飛的條件都比較苛刻，比如戰(zhàn)斗前線的機場都是土路，沒有高級的跑道。因此采用了上單翼的設計，這樣發(fā)動機距離較高，也起到了保護的作用。（客機也有采用上單翼設計的，運輸機也有采用下單翼設計的。）

機翼的承重，主要針對的是材料學和結構學。材料的選擇必然很重要，而且是多種層次的，比如機翼的骨架、蒙皮等等都采用了高比強度或者高比模量的材料。目前飛機的機翼的設計趨勢是采用復合型材料，不過并不是整個機身都可以這樣，比如起落架就不可以采用復合材料。

以波音787為例，它的機翼主結構就是采用的碳纖維復合材料設計。結構的形式是雙梁單塊式，目前這個結構設計十分主流。前后有兩根梁，之間又有很多的翼肋，這樣梁和肋就組成了機翼的內(nèi)部骨架結構，外側是蒙皮和壁板設計。在設計初始，設計人員就會將機翼的重量和整個飛機將會承載的最大重量加入設計和計算中，根據(jù)整個最大重量來進行整個機翼的設計和優(yōu)化，這樣就可以保證飛機的機翼承受如此大的重量。

當然，我們在飛機的飛行過程中總會遇到氣流和顛簸，為什么機翼不會破裂或者折斷呢？任何一架新型飛機在投入市場之前，都會進行無數(shù)次的測試，測試環(huán)節(jié)和復雜程度是我們無法想象的。在測試中，針對顛簸和氣流的測試也是重要的一個環(huán)節(jié)，因此投入市場的飛機，面對小的氣流顛簸是不會有任何影響的。如果遇到大的氣流變化，地面氣象站或者飛機都會有預警，飛機可以繞開飛行。另外，一般來說飛機的機翼在設計上也有優(yōu)化，機翼在一定角度內(nèi)的彎曲是沒有問題的，還可以承受3個G的顛簸，所以我們?nèi)粘ｏw行環(huán)境的顛簸是無法對機翼造成損害的。

早期的飛機，機翼的設計就是一個大直板，而現(xiàn)在我們看到的飛機機翼在末端都是豎起來的，有的甚至有有一些很好看的造型，難道這些設計就是為了飛機外觀上能夠很漂亮嗎？當然漂亮是一部分，這些設計叫做翼梢小翼，別看這個小翼，它里面可包含了省錢的大學問。

飛機的平直機翼，機翼的下表面氣流由于高壓而會流向上表面，在翼尖產(chǎn)生較大的旋渦，檔飛機飛行速度增加，旋渦的強度也會隨之增加。這種旋渦的能量很大，但是對于飛機的升力和推力都沒有任何幫助，反而會增加飛機的阻力和燃油消耗。

▲沒有翼梢小翼的機翼末端會產(chǎn)生較大的湍流

大家都知道航空燃油是非常昂貴的，增加1%的阻力都會讓飛機燒掉不少沒有必要花費的錢，因此人們開始研究解決這個渦流的問題。在上世紀70年代末期，NASA在一家KC-135飛機上安裝了翼梢小翼進行試驗，得到的結果是最大飛行高度增加了3.4%，升力系數(shù)增大了4.88%，巡航狀態(tài)升阻比提高了7.8%，航程增加了7.5%。這充分說明了翼梢小翼的設計是有價值的。

▲有無翼梢小翼的渦流對比

不過在短程的航線上，翼梢小翼的作用就不夠明顯了，因為它會給飛機帶來額外的重量，這些重量的增加的燃油消耗不能夠抵消減少阻力的節(jié)油的量。因此在短途的航線客機上，其實可以不加裝翼梢小翼。

幾款現(xiàn)在十分常見的翼梢小翼：

▼融合式翼梢小翼

典型客機機型：波音737NG、波音757-200、波音767-300ER、空中客車A320系列、空中客車A320neo、空中客車A330neo、空中客車A350XWB系列、中國商飛ARJ21、中國商飛C919。

典型客機機型：波音747-400、空中客車A330-200、空中客車A340-300。

典型客機機型：波音737NG和波音737MAX。

典型客機機型：空中客車A319、空中客車A320、空中客車A380。

典型客機機型：波音747-8、波音767-400ER、波音777-200LR、波音777-300ER、波音787系列。

環(huán)式或者成為盒式翼梢小翼目前比較少見，主要在一些商務飛機上會見到。