最新飛機機翼知識大全

　　機翼的作用是產生升力，以支持飛機在空中飛行，它還起一定的穩(wěn)定和操縱作用。下面是小編為大家分享飛機機翼知識，歡迎大家閱讀查看。

　　飛機機翼介紹一：平直翼

　　C-130這樣帶一點錐度的機翼也算平直翼

　　最簡單的機翼是平直翼，機翼前后緣和機身垂直，機翼從里到外一樣寬。這樣的機翼結構簡單，制造容易，產生升力的效率較高，但阻力也較大。升力的力臂使得翼根的受力很是不利。為了均衡升力的分布，并改善機翼的受力設計和降低重量，平直翼可以帶一點錐度，從里到外逐漸變窄，改善升力分布，是更多的升力產生在靠近翼根的部位，縮短力臂，降低翼根應力。低速、簡單的小飛機可以用簡單平直翼以降低制造成本，但稍微有點追求的平直翼飛機大多帶一定的錐度。

　　帶錐度的平直翼可以前緣略帶后掠，也可以后緣略帶前掠，兩者在氣動上有一點差別，但不改變都是平直翼的本質。當速度大幅度提高后，平直翼阻力大的缺點就比較明顯，尤其在速度接近聲速的時候。

　　飛機前行的時候，飛機對前方空氣產生壓力，就好像船行時船首在前方推開波浪一樣。壓力波以聲速一層一層地向外傳遞，聲速是空氣性質的分界線。亞聲速飛行時，前方空氣在壓力波推動下有序地向兩側讓開飛機。然而，但飛機速度達到聲速時，壓力波不再可能趕在飛機前面把前方空氣有序地向兩側分開。相反，壓力波擠到一起，密度劇增，像堅硬的石墻一樣�？缏曀亠w行的飛機頂著一大片看不見的石墻飛行，難怪阻力激增，這就是聲障的由來。

　　飛機機翼介紹二：后掠翼

　　英國“閃電”、美國 F-100、蘇聯米格-19 是第一代后掠翼的超聲速戰(zhàn)斗機

　　這看不見的石墻也稱激波。激波的鋒面在正好是聲速的時候是平直的。隨著速度的增加，激波的鋒面變成圓錐形，錐的后傾角度隨速度增加而增加，鋒面背后的空氣重新回到亞聲速。如果平直的機翼像燕子的翅膀一樣后掠，“躲”到機頭引起的激波鋒面的背后，就可以避免機翼本身引起的激波阻力。德國人阿道夫布斯曼在30年代就提出了后掠翼，只是沒有引起當時人們的重視而已。

　　事實上，后掠翼避免機翼本身引起激波阻力的作用在飛機速度還沒有達到超聲速時已經體現出來了。機翼是通過對上表面氣流加速以形成上下表面氣流的速度差、進而導致壓力差而產生升力的。在高亞聲速時，機翼上表面氣流速度可以超過聲速。采用后掠翼的話，迎面氣流按后掠角分解成垂直于機翼前緣的分量(法向分量)和平行于機翼前緣的分量(展向分量)，法向分量產生升力，展向分量不產生升力。后掠角等于零時，法向分量和迎面氣流相等;后掠角越大，法向分量越小。也就是說，通過使用合適的后掠角，高亞聲速飛機的機翼上表面氣流在法向可以降低到聲速以下，避免激波阻力。后掠翼大量使用在跨聲速(0.8-1.2 倍聲速范圍內)和高亞聲速飛機上，像殲-6 戰(zhàn)斗機、各種波音和空客客機。

　　后掠翼的制造比平直翼要麻煩，翼根不僅要承受機身重量帶來的應力，還要機翼上揚造成的向前扭轉的應力，需要大大加強結構，帶來較大的重量。

　　飛機機翼介紹三：三角翼

　　后掠翼機翼后緣的“鏤空”部分填補起來，就成為三角翼，這是美國 F-106

　　如果把后掠翼“鏤空”的后半填起來，機翼后緣拉直，變成三角翼，翼根的受力情況就接近于平直翼，容易處理多了。在同樣翼展下，三角翼的翼面積更大，升力更大;翼根更長，結構上需要的加強越少，同樣翼面積時重量更輕。另一方面，機翼的阻力特征由相對厚度決定，也就是機翼的實際厚度和弦長(機翼前后緣之間的距離)之比。實際機翼的厚度和弦長隨不同翼展位置而變化，所以一般取 1/4 翼展處的厚度和弦長之比。三角翼的翼弦較長，在相對厚度不變的情況下，實際厚度較厚，既簡化結構設計和制造，有利于減重;又增加翼內容積，有利于增加機內燃油容量。50 年代后，超聲速飛機采用大后掠翼的越來越少了，大多采用三角翼。殲-8II、殲-10 都是三角翼，歐洲的“臺風”、“陣風”、“鷹獅”也是三角翼。

　　飛機機翼介紹四：梯形翼

　　采用短粗的梯形翼也可以達到超聲速減阻的作用，這是美國 F-5

　　但是三角翼沒有一統(tǒng)天下。超聲速飛行時，機翼只要“躲”在激波錐的鋒面之后，就可以避免產生激波阻力。也就是說，翼展較短的機翼也同樣可以達到降阻的作用。為了盡量增加翼面積以保證提供足夠的升力，機翼的弦長可以增加，甚至把平直的后緣前掠，形成粗短的梯形翼。后掠翼靠后掠角減阻，但大后掠角帶來較大的展向分量，造成升力損失，尤其在低速的時候，大后掠角使很大一部分迎面氣流都“溜肩”損失掉了，造成低速時升力不足的問題，所以大后掠翼飛機的起飛、著陸速度一般比較高，機動性不夠好。三角翼也有同樣的問題。相比之下，梯形翼不靠后掠角減阻，所以機翼前緣的后掠角可以較小，在性質上更加接近同樣翼展下的平直翼，升力較好。不過梯形翼的翼展受到限制，所以最后結果并不一定優(yōu)于大后掠翼或者三角翼。和三角翼相比，梯形翼的使用比較少，但還是有一些忠實的信徒，尤其是諾斯羅普，F-5 和 F-18 都是梯形翼。洛克希德的 F-104 也是梯形翼，但 F-22 已經超出傳統(tǒng)梯形翼，而是介于梯形翼和三角翼之間了。

　　飛機機翼介紹五：變后掠翼

　　俄羅斯的圖-160 是世界上最大的變后掠翼飛機，也是最后一種變后掠翼飛機

　　大后掠翼、三角翼、梯形翼的起飛、著陸速度和機動性都不及平直翼，但平直翼的高速飛行阻力太大，那通過機械手段，使機翼的后掠角可以在飛行中按需要隨意改變，豈不兩全其美?這就是變后掠翼的由來。變后掠翼的概念看似簡單，實現起來問題一大堆。首先有飛行穩(wěn)定性的問題。隨著機翼后掠角的增加，升力中心逐步后移，很快就有升力中心遠離重心的問題，即使超級巨大的平尾能壓住，也將帶來巨大的阻力，得不償失。為了減小升力中心的移動，變后掠翼只能一分兩段，鉸鏈設置在固定的內段外側，而活動的外段減小，犧牲變后掠翼的效果來簡化工程設計。蘇-17 為了最大限度地減小飛行穩(wěn)定性問題，活動段只占翼展的一半;F-14 的活動段比例大一點，但依然有一個很大的固定段。變后掠翼還有很多具體問題：翼下起落架不容易找地方生根，活動段內無法設計翼內油箱使總的翼內油箱空間大減，翼下武器掛架需要隨活動段同步轉動才能保持掛載的武器指向前方，加上變后掠翼固有的機械問題，變后掠翼最后會變的很重，極大地抵消了變后掠翼的氣動優(yōu)勢。在 60-70 年代曇花一現之后，變后掠翼現在很少采用了，1981 年首飛的圖-160 是最后一種新投產的變后掠翼飛機。

　　飛機機翼介紹六：前掠翼

　　空氣只對機翼的“掠”感興趣，前掠還是后掠并不重要，所以機翼也可以前掠，這是俄羅斯的 S-37 研究機

　　大后掠翼和三角翼通過后掠角減阻，但空氣其實只對這個斜掠的角度感興趣，對機翼是后掠還是前掠是不在乎的。那前掠翼有什么好處呢?前掠翼上氣流的展向流動是向內的，機體將最終自然阻止展向流動，提高機翼產生升力的效率。更重要的是，前掠翼極大地推遲了翼尖失速的問題�？諝馐怯姓承缘�，這個粘性在機翼表面形成一個邊界層(也稱附面層)，在邊界層內氣流呆滯，產生升力的效果受到損失。在大迎角飛行時，氣流沿后掠翼的展向流動，導致邊界層向翼尖堆積，造成翼尖首先失速，引起升力中心向翼根方向移動，造成機頭進一步上揚，最終導致整個機翼失速。前掠翼則不同，翼尖處于“干凈”的氣流中，邊界層堆積發(fā)生在翼根，升力損失小，而且副翼保持有效的橫滾控制。前掠翼要到差不多整個機翼都失速的時候，才有翼尖失速的問題，比后掠翼進入失速要晚很多，有利于增強機動性。

　　不過前掠翼也有一個本質缺陷：就是氣動彈性發(fā)散問題。機翼不是剛性的，是有一定的彈性的。氣流流過翼面產生升力，升力作用于機翼，因此翼尖有一個以翼根為支點上扭的趨勢。由于前掠翼的支點在翼尖之后，前掠翼的翼尖有一個天然的向后上方扭轉的趨勢，上揚導致局部機翼迎角增加，產生更大的升力，進一步加劇向后上方的扭轉。如果不加控制，結構很快會由于過度扭曲而損壞。后掠翼的支點在翼尖之前，翼尖在升力作用下有一個天然的向前上方扭轉的趨勢，局部迎角減小，就沒有這個問題。在早期，由于材料的限制，前掠翼無法解決氣動彈性發(fā)散問題，后掠翼成為唯一的選擇。復合材料出現之后，可以通過所謂“氣動彈性剪裁”，也就是通過纖維走向的巧妙安排，使結構剛性在法向高于展向，巧妙地克服氣動彈性發(fā)散引起的問題。

　　飛機機翼介紹七：斜翼

　　既然前掠、后掠都沒有關系，那一邊前掠、一邊后掠也是可以的，這就是斜翼，這是美國的 AD-1 研究機

　　后掠翼和前掠翼都是對稱的，要么兩側一起后掠，要么兩側一起前掠。但從減阻的角度來說，沒有理由不可以一側前掠，一側后掠，形成不對稱的斜翼。和后掠翼、前掠翼相比，斜翼沿機身軸線的總橫截面積分布比較均勻，有利于滿足跨聲速面積律，降低跨聲速阻力。固定的斜翼有優(yōu)越性，但變后掠的斜翼才是閃光點。傳統(tǒng)的變后掠翼很為鉸鏈位置而苦惱，但變后掠的斜翼的鉸鏈只有一個理想位置：正中間，其他位置都是畫蛇添足。由于兩側的重量是平衡的，變后掠的斜翼在機械設計上還簡單了一點，這就好比兩手向外平伸直接提桶和肩上挑擔的差別。在氣動上，斜掠角的變化也使升力中心的移動大體不變，簡化了飛行穩(wěn)定性的設計。

　　飛機機翼介紹八：翼梢小翼

　　翼梢小翼不光有向上翻的，還可以向下垂，這是 A320 的小翼

　　平直翼、后掠翼、前掠翼、斜翼，這些都是直邊緣的機翼形狀。機翼的一個大問題是翼尖繞流。由于機翼靠下翼面壓力高于上翼面壓力產生升力，翼尖作為機翼的盡頭，下翼面的高壓氣流可以側向繞過翼尖，向上翼面卷過來。這個“漏氣”的通道不僅造成升力損失，還形成拖在飛機后面的渦流。如果不產生推力，飛機傳遞到空氣中的一切能量都形成阻力，翼尖渦流就是飛行阻力的一個很重要的部分。合理設計升力分布，使靠近翼尖的地方較少產生升力，翼尖繞流產生的阻力就自然減小，橢圓形機翼就是這么一個思路，二戰(zhàn)中英國“噴火”式戰(zhàn)斗機那著名的橢圓形機翼就是這么來的。橢圓翼的一個自然延伸就是圓形翼。圓形翼不僅使升力產生的部位向翼根集中，還更加符合面積律，尤其是在沒有機身的圓形飛翼的情況下。這種飛盤不僅在理論上適合從懸停到超聲速的所有速度范圍，還是科幻人士的最愛，是飛機設計中難以釋懷的一個理想設計，不過飛行控制的問題比較難解決，不僅控制力臂很短，發(fā)動機、噴口、控制面的設計都要重新考慮。

　　解決翼尖繞流的另一個方法是用翼梢小翼，這是豎立在翼尖的垂直小翼，直接阻止翼尖繞流。在氣動上，翼梢小翼相當于延長了有效翼展，增加了升力。設計得當的話，翼梢小翼可以達到超過實際“翼展”的有效翼展，但翼梢小翼也增加了阻力和重量，還帶來了翼面轉接處的氣動干擾阻力。翼梢小翼可以同時往上下延伸，也可以只往上延伸，兩者之間的選取自然是增升和減重、減阻之間的權衡。在老設計挖潛的情況下，或者在翼展受到機場條件限制情況下，翼梢小翼是很有效的作法。但全新設計機翼時，增加翼展常常更加簡潔有效。

　　飛機機翼介紹九：C 形翼和搭接翼

　　翼梢小翼也是有翼尖繞流的，把小翼頂端折起來，就形成了 C 形翼

　　把 C 形翼的頂端連接起來，就成為矩形翼，這已經有點回歸雙翼的意思了

　　翼梢小翼實際上也是有翼尖繞流的問題的，不過繞流發(fā)生在翼梢小翼的頂尖上而已，強度遠遠低于通常的翼尖繞流。為了削弱這個繞流的影響，翼梢小翼可以進一步發(fā)展成為 C 形翼，也就是加大翼梢小翼，在頂尖上再向內側水平延伸，好像健美人士卷起雙臂展示肌肉一樣。C 形翼的翼梢小翼部分可以兼作垂尾，具有可動的垂直控制面，而頂上的水平部分則可兼作平尾，具有水平的控制面。當然，由于距離飛機重心的力臂較短，控制效果不如真正在機尾的垂尾和平尾。C 形翼的效果和問題都比翼梢小翼更加放大一點，還是一個增升和減重、減阻之間權衡的問題。

　　飛機機翼介紹十：環(huán)形翼

　　但機翼也可以是環(huán)形的，這是法國 C-450 研究機

　　翼梢小翼、C 形翼、矩形翼、搭接翼都已經超出了傳統(tǒng)的平面翼范疇，古老的雙翼(還有三翼)也是一樣，不過最特別的非平面翼或許是環(huán)形翼。環(huán)形翼像一個短粗的空心筒子，上下圓弧部分產生升力，左右圓弧部分阻隔翼尖繞流，并提供方向穩(wěn)定性。環(huán)形翼不存在橫滾穩(wěn)定性的問題，但環(huán)形翼最大的特別之處在于轉彎。常規(guī)平面翼的飛機需要先橫滾到一定的角度，然后拉高迎角，通過斜向升力的向心水平分量實現轉彎。環(huán)形翼不需要橫滾，可以直接指向所需要的迎角，實現轉彎。這不光是操作習慣上的一個改變，也省卻了橫滾的步驟，在理論上可以提高機動性。另外一個特別的是，平面翼飛機需要急轉彎時，需要拉很大的橫滾角，并增大迎角以補償升力損失。環(huán)形翼不管怎么轉彎，在橫向指向的同時，一方面產生斜向升力的向心水平分量力用于轉彎，另一方面上下的圓弧段依然在提供升力，不會因為平面翼飛機在急轉彎時機翼幾乎側立而導致嚴重升力損失和失速的問題，也就是說，可以放心大膽地急轉彎，增加機動性的容限。但環(huán)形翼的翼展不容易增加，否則將成為大而無當的巨大圓筒，在設計和制造上帶來很多陌生的問題;水平起落時起落架的設計也很困難，人員和貨物的裝卸困難就不提了，不過機身不在環(huán)形翼的圓心，而在圓弧的底部，可以避免很多這樣的問題。在環(huán)形翼和矩形翼之間，當然可以有橢圓環(huán)翼，其特點也介于環(huán)形翼和矩形翼之間。

　　飛機機翼介紹十一：串列翼

　　魯坦的“海神之子”超長航時飛機也是串列翼

　　雙翼有兩個翼面，但這兩個翼面既可以一上一下，也可以一前一后，也就是串列翼。串列翼可以看作極大加大的鴨翼，但鴨翼主要用于產生配平和俯仰控制力矩，而串列翼的前翼主要是用于產生升力的。串列翼通常在上下方向也錯開一點，通常是前翼下置，后翼上置，這樣前翼的下洗氣流不至于對后翼造成不利影響。但如果設計得當的話，也可以有意識地利用前翼的下洗氣流為后機翼上表面的氣流加速，增強后翼的升力，這樣的話，前翼就要上置，而后翼下置。和上下的雙翼相比，串列翼的兩個機翼大小、形狀都比較自由，前后間距也比較自由，既可以拉開，使兩個機翼之間的不利氣動干擾也減小，也可以拉近，有意識地利用增升效應。最主要的是，串列翼像抬轎子一樣，一前一后產生升力，而重心居于兩者之間，很容易在產生升力的同時維持飛機的平衡，避免了配平阻力。相比之下，雙翼機或者常規(guī)的單翼機都像騎獨輪車，重心和升力中心之間的相對位置必須小心控制。串列翼的缺點也是重量和濕面積引起的阻力，但在低速飛機上這個問題不大，魯坦的巡航時間達 18 小時的超長航時“海神之子”(也稱“普羅提烏斯”)飛機就是串列翼的。

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