藍天百家
作者：曉華
日前，英國機械工程師協會（以下簡稱IMechE）對未來5種熱門航空技術進行了分析，包括編隊飛行、空中加油、波音試驗性飛機X-48B以及超聲速衝壓噴氣發動機，其中的候鳥式編隊飛行可以大幅減少燃料。IMechE的報告指出，未來的跨洋飛行或者長途飛行的客機將組成“人”字形編隊，這種編隊飛行最高可節省12％的燃料。
候鳥編隊的奧秘
自古以來，居住在地球中高緯度地區的人們就已經發現，冬去春回的群居性候鳥，無論哪一種類，一般都會排成“人”字形或者斜“一”字形的隊形飛向遠方，並由此產生了許多童話故事和傳說。但是，直到最近的一個世紀，空氣動力學取得了長足的進步、飛行器在藍天中與鳥兒比翼飛翔之後，科學家們才弄清楚了候鳥這種飛行方式的原理。當鳥類撲動翅膀時，會使得翅膀下方的氣流速度減小、壓力上升，而同時使得翅膀上方的氣流速度增大、壓力下降，兩者之間產生的壓力差，就是托起鳥兒飛翔的升力。但是，由於翅膀的尺寸是有限的，這兩部分壓力不同的氣流會在翅膀尖端彙合，由於翅膀下方的氣流壓力大，會流向翅膀上方的方向，結果就會在兩邊翅膀尖端各產生一個氣流的漩渦，稱之為翼尖渦流，其旋轉方向從下往上，在左側為順時針方向，在右側則為逆時針方向。翼尖渦流具備相當大的能量，不會馬上消失，而是會在鳥兒的身後伸展開來，形成兩股長長的氣旋。兩側的烏兒在飛行時，隻要將一邊翅膀伸入前方鳥兒翼尖渦流的外側部分——這裏正是氣旋上升氣流最強的部位——就能利用前方翼尖渦流的能量，從而節省體力消耗。這就是候鳥“人”字形或者斜“一”字形隊形的奧秘。在這種隊形裏邊，除了領頭的烏兒之外，其他跟在後方的鳥兒都是受益者，所以實際飛行中領頭的都是最強壯的鳥兒，而且要經常替換以防止領飛者過度疲勞。
尾渦和尾流
而人類發明的飛機雖然都采用了固定式、不能撲動的機翼，但其產生升力的原理與烏的翅膀是一樣的，也是利用機翼上下表麵間氣流的壓力差將飛機托起。所以，飛機也有翼尖渦流，而且由於一般飛機（特別是大型客機）的體形遠大於飛鳥，翼尖渦流的強度也遠大於鳥類撲翅產生的渦流強度，並會隨著飛機的前飛，向外和向下擴散，延伸在飛機的尾部，所以通常又稱為尾渦。一般情況下，在飛機尾部較為穩定存在的尾渦流場寬度約為兩倍的翼展，高度約與翼展相當，考慮到現代飛機的巨大尺寸，可以看出，尾渦所具有的能量是非常強大的。
但是，長期以來，飛機的尾渦被認為是有害的。因為尾渦的能量來源於飛機本身，尾渦的能量越大，說明飛機有越多的能量沒有被用於飛機的飛行，而是消耗在對升力毫無貢獻的渦流裏邊。不幸的是，現代的高升阻比翼型的特征之～就是可以造成更大的壓力差——這也是高升力的根源所在——也必然會製造更強大的翼尖渦流。為了減弱、回收翼尖渦流的能量，發明了翼梢小翼，通過一個傾斜向上、且翼尖尺寸更小的小翼，來引導翼尖渦流的流動，減小渦流產生時的尺度（實質上等於降低了渦流的能量），並產生一定的附加升力。然而，翼梢小翼的尺寸也是受到嚴格限製的，是以翼尖渦流隻能減弱、不能徹底消除，即使設計有翼梢小翼，現代大型客機的尾渦仍然處於一個較高的水平。
由於強大的尾渦存在，大型飛機飛過之後，會在後方一個狹長的區域中產生尾流，其實尾流主要是由發動機紊流、機體附麵層紊流和尾渦共同組成的，但是發動機紊流和機體附麵層紊流的有效長度通常隻有幾十米，超過這個範圍之後，尾流的主要效應就是由尾渦的強度來決定了。由於尾渦本身是一對強烈旋轉的氣旋，再加上大氣中不穩定氣流的影響，使得尾渦部分的氣流也很不穩定，而且尾渦強度大，消散慢，這對其他飛機的飛行造成了嚴重的不安全因素。畢竟人類目前製造的飛機機翼都是固定式的，不能像鳥的翅膀一樣自由揮舞，而控製舵麵的反應速度也遠遠小於鳥類神經傳導控製翅膀的速度，所以，一旦飛機進入其他飛機的尾流區域，通常就會發生嚴重的擾動，導致飛機難以維持正常飛行姿態。
軍事航空中，尾流對飛行的不良影響早已為飛行員們所熟悉，因為作戰飛機通常需要編隊飛行，在組成和解散編隊的過程當中，經常會遇到其他飛機尾流幹擾飛行的情況。一般。隋況下，編隊的飛機通常要保持足夠的飛行間隔，並且後方飛機應該處於前方飛機尾流影響不到的位置，通常是與前方飛機高度相同或稍高，以避免進入前機的尾流。