战斗机机翼的主(zhǔ)要(yào)作(zuò)用(yòng)是(shì)产(chǎn)生升力,以支持飞机(jī)在空中飞行(háng)。它还起一定(dìng)的稳定(dìng)和(hé)操纵(zòng)作(zuò)用。根据机翼的(de)平面形状来区分,常用的有矩形翼、梯形(xíng)翼、三角(jiǎo)翼、双三角翼、箭形翼、边(biān)条翼等。
根据机(jī)翼在机身(shēn)的(de)前后(hòu)位置(zhì)及作(zuò)用(yòng)可分为主机翼、尾翼(平尾和垂尾或倾(qīng)斜尾(wěi)翼(yì))、前翼{又称鸭(yā)翼}。而根据主机(jī)翼与机身的角度不同来(lái)划分,又有前掠翼、后掠翼和可变后掠翼。
现代飞机一般(bān)都是单(dān)翼机,但历史上也曾流行过双翼机( 两副机翼上下重叠)、三翼机和多翼机。根据(jù)单翼机的机(jī)翼与(yǔ)机身的连接位置,可(kě)分为下单翼、中单翼、上单翼和(hé)伞式上单(dān)翼(即(jí)机翼在机身的(de)上方,由一组撑杆将机(jī)翼和机身连接在一起)。
下(xià)面从各个不同角(jiǎo)度来认识一下战(zhàn)斗(dòu)机(jī)常(cháng)用的几类机翼。
尾翼(yì)
尾翼是安装(zhuāng)在飞机(jī)后部的(de)起稳定和操纵作用的装置。尾翼一般分为垂直尾翼(yì)和水(shuǐ)平尾翼。垂直尾翼由固定的垂直安定面和可动的方向舵组成,它在飞机上(shàng)主要起方(fāng)向安定和方向操纵的作用。垂直尾翼简(jiǎn)称垂尾(wěi)或立尾。根(gēn)据垂尾(wěi)的数目,飞机可分为单垂尾、双垂尾、三垂(chuí)尾和四垂尾飞机。
现在双垂尾布局的战斗(dòu)机有些采用V形布局,例如美国的(de)第四代战斗机(jī)F—22。水(shuǐ)平尾翼(yì)由固定的水平安定面和可动的升降舵组成(chéng),它(tā)在(zài)飞(fēi)机土主要起纵向安定和俯仰操纵的(de)作用(yòng)。水平尾翼可简称平尾。有的飞机为(wéi)了提高俯仰操纵效率,采用的是全动平(píng)尾,即平尾没(méi)有水平安定面,整个翼面均可偏(piān)转。
有一种(zhǒng)特殊的 V字形尾翼,它既可以起垂(chuí)直尾翼的(de)作用,也可以起水平(píng)尾翼(yì)的作(zuò)用。水平尾翼一般位(wèi)于主机翼(yì)之后。但也有(yǒu)的飞机(jī)把“水(shuǐ)平尾翼”放在机翼之前,这种飞机(jī)称(chēng)为鸭式飞机。此时,将前置“水平尾翼”称之为(wéi)“前(qián)翼(yì)”或“鸭翼”。没有水平尾翼 (甚至没有垂(chuí)直尾翼) 的飞机(jī)称为无尾飞(fēi)机。这种飞机(jī)的俯仰(yǎng)操(cāo)纵、方(fāng)向操(cāo)纵(zòng)、滚转(zhuǎn)操纵(zòng)均由机翼后缘的活动翼面或发动机(jī)的推力矢量喷(pēn)管(guǎn)控(kòng)制(zhì)。
鸭翼
鸭式布局:座舱两侧有(yǒu)两(liǎng)个较小的(de)三角(后(hòu)掠)翼,后边是一个大的三角(jiǎo)翼。比如(rú)中国的歼10、歼20、欧(ōu)洲EF2000都采用鸭(yā)式布(bù)局,是一种(zhǒng)十分适合于超音(yīn)速空战的气(qì)动(dòng)布局。
早在(zài)二战(zhàn)前(qián),前苏联已经发现如果将水平尾翼移到主翼之前(qián)的机头两侧,就可以(yǐ)用较小的翼面来达到同样(yàng)的操(cāo)纵效能(néng),而且前翼和机翼可以(yǐ)同时产生(shēng)升(shēng)力(lì),而不像水平尾(wěi)翼那(nà)样(yàng),平衡俯仰(yǎng)力矩多数情(qíng)况下会产生(shēng)负升力。
早期的鸭式布局飞起来像一只鸭子,“鸭(yā)式布局(jú)”由此得(dé)名。采用鸭式布局的飞机的前翼(yì)称为“鸭翼”。战机的鸭翼有(yǒu)两种,一种是(shì)不能(néng)操纵的,其功能是当飞机(jī)处在大迎(yíng)角(jiǎo)状态时加强机翼的前缘(yuán)涡流(liú),改善飞机大(dà)迎角(jiǎo)状态的性能,也(yě)有利于飞机的短矩起降。
真正有(yǒu)可操(cāo)纵鸭翼的战机目前有中国(guó)的歼(jiān)10 、欧洲的EF-2000、法国的“阵风”和(hé)瑞典(diǎn)的JAS-39等。这些飞机的鸭翼除了用以产生涡流外,还用(yòng)于改善跨音速过程(chéng)中安(ān)定性骤降的问题,同时也可减少配平阻力、有利于超音速空(kōng)战。在降落时,鸭翼还可偏转一个很大的负角,起减速(sù)板的作用。
后掠翼
机翼各剖面沿(yán)展向后移的机翼称为(wéi)后族翼(yì),这种机(jī)翼的外形特(tè)点是,其前缘和后缘均向后掠。机翼后掠的程度用后掠角的大小来表(biǎo)示。
与平(píng)直机翼(yì)相比,后掠翼的(de)气动特点(diǎn)是可增大机翼的临界马(mǎ)赫数,并减小超(chāo)音速飞(fēi)行(háng)时的阻力。飞机在飞行中,当垂(chuí)直于(yú)机翼前缘的气(qì)流流速接(jiē)近音速时,机翼(yì)上(shàng)表(biǎo)面(miàn)局部地区的气流受凸起的(de)翼面的影响,其速度将会超(chāo)过音速,出现局(jú)部激波,从而(ér)使飞行阻力急剧增加。
后掠翼(yì)由于可使垂直于机(jī)翼前缘(yuán)的气流速度分量低(dī)于飞(fēi)行速度(dù),因而与平(píng)直机翼相(xiàng)比,只有在更高的(de)飞行速度情况下才会出现(xiàn)激波( 即提高了临界马赫数),从而(ér)推迟了机翼面上(shàng)激波的产生(shēng),即(jí)使出现激波,也(yě)有助于减弱激波强度,降低(dī)飞行阻(zǔ)力。后掠角(jiǎo)的缺点是扭转(zhuǎn)刚度差、升力(lì)线斜率较低、气流容易从翼梢处分离、亚音速飞行时诱导阻力较大(dà)等。
三角翼
平(píng)面形状为(wéi)三角(jiǎo)形的机翼(yì)称为(wéi)三角翼。与(yǔ)之相近的有双三角翼和切角三角翼。目前常用的主要是略(luè)有切角的三角翼。三角翼(yì)飞机出现于50 年代,其代表机型有美(měi)国的F—102、前苏联的米格— 21、 法国(guó)的“幻影”Ⅲ等。
大后掠角三角翼具有超音速阻力小、焦点随(suí) M数(shù)变(biàn)化小、结构刚度(dù)好等优点,适合于超音速飞行和机动(dòng)飞行。三(sān)角(jiǎo)翼的缺点是:在亚(yà)音(yīn)速飞行状态,机翼(yì)的升力线斜率较低(dī)、诱导阻力(lì)较大、升阻(zǔ)比较小,从而(ér)影(yǐng)响飞机的航程和起降性能。
变后(hòu)掠(luě)翼(yì)
后掠角(jiǎo)在飞(fēi)行中(zhōng)可(kě)以改变的机翼(yì)称之为变后掠翼。在飞机的设计工(gōng)作中,有(yǒu)一个不易克(kè)服的(de)矛盾:要想提高飞行M数(shù),必须选择大后掠角、小展弦(xián)比的机翼,以降低飞机的激(jī)波阻力,但此类机翼在(zài)亚(yà)音速(sù)状态时升力较小,诱导阻力较大,效(xiào)率不高。从(cóng)空(kōng)气动力(lì)学的(de)角(jiǎo)度(dù)讲,要同时(shí)满足飞(fēi)机对超音速飞行、亚(yà)音速巡(xún)航和短矩(jǔ)起降的要(yào)求,最好是让机(jī)翼(yì)变后掠,用(yòng)不同(tóng)的后掠角(jiǎo)去适应不同的飞(fēi)行状态(tài)。
对变后掠翼的研究,始于 40年(nián)代,但直到 60年代(dài),才设计出实用的变后掠翼飞机。一般(bān)的变(biàn)后掠(luě)翼的内翼段是固定的,外翼(yì)同(tóng)内翼用铰链轴连接,通过液(yè)压助力(lì)器操纵外翼前(qián)后转动,以(yǐ)改变外翼(yì)段的后(hòu)擦角和整(zhěng)个机翼的展弦比(bǐ)。变后(hòu)掠翼的缺点是,结构和操纵系统复杂,重量较大,不大适合轻(qīng)型飞机使用(yòng)。美国的F—14战斗(dòu)机是可(kě)变后掠翼的代表机型。
边条翼
边条(tiáo)翼是 50 年(nián)代中期出现(xiàn)的一(yī)种(zhǒng)新(xīn)型机翼(yì),一些第三代高机动战斗(dòu)机(jī)采用了这种机(jī)翼(yì),像美国(guó)的F—18和中巴合研的“枭龙(lóng)”都采用边(biān)条翼。
在飞机中等后掠角(后掠角 25度~45度左(zuǒ)右) 的机翼根部前缘处,加装一后掠角很大的(de)细长(zhǎng)翼(后掠角65度(dù)~85度) 所形成(chéng)的复(fù)合机翼,称为边条翼。在边条翼(yì)中,原后掠翼称为基本翼,附加的细长前翼部分称为边条。
边条翼的气(qì)动特点是,在亚、跨音速范围内,当迎角不大时,气(qì)流就(jiù)从(cóng)边(biān)条前缘分离,形成一个稳(wěn)定的前缘脱体涡,在前缘脱体涡的诱导作用下,不(bú)但可使基本翼(yì)内(nèi)翼(yì)段的(de)升力有较大幅度的增加,还使外翼段的(de)气流(liú)受(shòu)到控制,在一定的迎(yíng)角范(fàn)围内不发生无规则的分(fèn)离,从而提高了机翼的临界迎(yíng)角和抖(dǒu)振边界,保证飞机具(jù)有良好的亚、跨音(yīn)速气动特(tè)性。在超音速状态(tài)下,由于加装边条后(hòu),使内翼段部(bù)分(fèn)的相对厚度(dù)变小(xiǎo),机翼(yì)的等效(xiào)后掠角增大,可明(míng)显降低激波阻力。
另外,边条的存在(zài),还可(kě)使(shǐ)飞机在跨音速和超音速飞行(háng)时的全(quán)机焦点后移(yí)量减(jiǎn)小,导致飞机的配平阻力降低。因此,这种机翼也具有良好的超(chāo)音速气动特性。边(biān)条翼(yì)的缺点是,在小迎角范(fàn)围内(nèi),其升阻特性不如(rú)无边条的基本翼好;它的力矩特性也不理想,力矩曲线随迎角的变化呈非线性(xìng)。
翼身融合
一般的翼身组合体是由机(jī)翼与机身两个部件接合而成的。在机翼与机身(shēn)的交(jiāo)接处,机身的侧面与机翼表(biǎo)面构成直(zhí)角(或接近于直角),这样的组合,由(yóu)于浸润面积大,阻力(lì)也较(jiào)大。
为了减少翼身组合体的阻力,有些飞机在机翼与(yǔ)机身的(de)交接处增装了整流带(dài)( 亦称整(zhěng)流包皮),使二(èr)者间圆滑过渡。在(zài)设计上,整流带一般(bān)是(shì)不承受载(zǎi)荷的,但在飞行时,它很(hěn)难不受气动力的影响,因此,往往会(huì)发生变形等问题。
后来(lái),研究人员根(gēn)据翼身整流带的(de)优缺点,提出了翼身融合体的(de)概念,即(jí)把飞行(háng)器的机翼和机身合成一(yī)体来(lái)设计制造(zào),二(èr)者(zhě)之间没有(yǒu)明显的(de)界限。翼身融合体(tǐ)的优点是结构(gòu)重量轻(qīng)、内部容(róng)积大(dà)、气动阻(zǔ)力小,可使飞(fēi)机(jī)的飞行性能有较(jiào)大改(gǎi)善。
后(hòu)来还发现,由于消(xiāo)除了机翼与机身交接处的直角(jiǎo),翼身(shēn)融合体(tǐ)也有助于减小飞机(jī)的雷达反射截面(miàn)积,改善(shàn)隐身性能。这一设计(jì)的典型代表是法国的(de)“阵风”战斗机(jī)。翼身融合体的缺点是:外形复杂,设计和制造(zào)比(bǐ)较困难。
前掠翼
另外(wài),还有一些战斗机采用了前掠翼技术,与后(hòu)掠翼相反,前掠翼(yì)的外形特点是(shì)前缘和后(hòu)缘(yuán)均向(xiàng)前掠。这(zhè)种战(zhàn)机目前仅仅停留于验证阶段。

咨询航拍服务(wù)可加老(lǎo)鹰的微信laoyingfly |