在天上飛行的大雁為什么要排成人字形？這個(gè)問題科學(xué)家們?cè)缬卸ㄕ摚涸谶@樣的隊(duì)形中，每一只大雁都能享受到前面的大雁翅膀所形成的渦流的托舉效應(yīng)，會(huì)感覺更加省力。那么飛機(jī)是否也能借鑒這一千百萬(wàn)年自然選擇的結(jié)論，實(shí)現(xiàn)省油飛行的經(jīng)濟(jì)性呢？答案同樣是肯定的。然而，讓飛機(jī)學(xué)會(huì)鳥類的編隊(duì)技巧并不容易。航空專家們需要解決一大堆問題：后面的飛機(jī)必須能夠自主借助前方飛機(jī)的渦流，除了要通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制和飛行控制系統(tǒng)讓飛機(jī)自主保持在有利渦流范圍內(nèi)，還要保證渦流不會(huì)對(duì)機(jī)體結(jié)構(gòu)造成負(fù)面影響，而且不能讓機(jī)組人員過度緊張。

2013年，美國(guó)利用兩架C-17運(yùn)輸機(jī)專門進(jìn)行了一次有趣的演示實(shí)驗(yàn)，兩架飛機(jī)從美國(guó)西海岸出發(fā)，一直飛到夏威夷再?gòu)哪抢锓岛?。途中它們參照大雁的方式以斜梯?duì)飛行。結(jié)果令人振奮：在往返航程中，后面的C-17總計(jì)節(jié)約了10%的燃料，算下來有7 000磅（3 178千克），而飛行性能幾乎沒有受到不良影響?；谶@一實(shí)驗(yàn)結(jié)論，美國(guó)空軍決定在未來幾年開展更大規(guī)模的技術(shù)演示實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化這種編隊(duì)技巧，并考慮將其推廣應(yīng)用到包括空中加油機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)在內(nèi)的其他機(jī)型。

這項(xiàng)由美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)的名為SAVE（Surfing Aircraft Vortices for Energy，飛機(jī)渦流沖浪節(jié)能）的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，旨在不影響飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)性能和機(jī)組操作的情況下，僅通過改進(jìn)飛控軟件的方式實(shí)現(xiàn)10%的節(jié)油效率。經(jīng)過改進(jìn)，飛控計(jì)算機(jī)能夠讓C-17自主跟進(jìn)前導(dǎo)飛機(jī)，同時(shí)通過避撞系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈避免兩機(jī)接近到危險(xiǎn)距離。

一般情況下，飛機(jī)兩側(cè)翼尖產(chǎn)生的渦流呈對(duì)向旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，機(jī)翼外側(cè)的氣流向上，而內(nèi)側(cè)則向下。美軍研究顯示，要想在編隊(duì)中利用先導(dǎo)飛機(jī)渦流減阻，后行飛機(jī)最有利的位置應(yīng)該在先導(dǎo)機(jī)左右水平間距140英尺（約43米）處，為了防止飛機(jī)穿越渦流，這一距離在實(shí)驗(yàn)中被放寬到150～200英尺（45～60米）。在從夏威夷歸航時(shí)，后行C-17在與先導(dǎo)機(jī)水平間距190英尺（約58米），高度7 000英尺（2133米）條件下飛行了45分鐘，節(jié)油率為6.4%；水平間距160英尺（約49米）飛行了30分鐘，節(jié)油10.7%；153英尺（約47米）間距下飛行了88分鐘，節(jié)油10.6%——此時(shí)飛機(jī)重量已大幅減輕，渦流也相對(duì)減弱。

按照估算，C-17如果應(yīng)用這一編隊(duì)控制技術(shù)，雙機(jī)編隊(duì)可以節(jié)油2%，三機(jī)編隊(duì)可節(jié)油3%。洛克希德·馬丁公司分析認(rèn)為，如果采用渦流編隊(duì)技術(shù)，C-130雙機(jī)編隊(duì)能節(jié)油11%，C-5雙機(jī)是18%。如果讓一架F-16借助KC-135的渦流飛行，可節(jié)油17%，倘若前面飛行的是一架C-5，這一數(shù)字可上升至30%。據(jù)說，英國(guó)對(duì)這一技術(shù)也很感興趣，正琢磨未來在A400上加以應(yīng)用。

感謝鳥類，感謝大自然錘煉出的這些空氣動(dòng)力學(xué)的真正行家。