带你认识战斗机机翼

回忆 · 发表于 2018-8-13 20:53:49

法律顾问：赵建英律师

[size=1em]战斗机机翼

战斗机机翼的主要作用是产生升力，以支持飞机在空中飞行。它还起一定的稳定和操纵作用。根据机翼的平面形状来区分，常用的有矩形翼、梯形翼、三角翼、双三角翼、箭形翼、边条翼等。

根据机翼在机身的前后位置及作用可分为主机翼、尾翼（平尾和垂尾或倾斜尾翼）、前翼{又称鸭翼}。而根据主机翼与机身的角度不同来划分，又有前掠翼、后掠翼和可变后掠翼。
现代飞机一般都是单翼机，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。根据单翼机的机翼与机身的连接位置，可分为下单翼、中单翼、上单翼和伞式上单翼(即机翼在机身的上方，由一组撑杆将机翼和机身连接在一起)。下面从各个不同角度来认识一下战斗机常用的几类机翼。

[size=1em]尾翼

美国的F22采用V型双垂尾布局

尾翼是安装在飞机后部的起稳定和操纵作用的装置。尾翼一般分为垂直尾翼和水平尾翼。垂直尾翼由固定的垂直安定面和可动的方向舵组成，它在飞机上主要起方向安定和方向操纵的作用。垂直尾翼简称垂尾或立尾。根据垂尾的数目，飞机可分为单垂尾、双垂尾、三垂尾和四垂尾飞机。

现在双垂尾布局的战斗机有些采用V形布局，例如美国的第四代战斗机F—22。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成，它在飞机土主要起纵向安定和俯仰操纵的作用。水平尾翼可简称平尾。有的飞机为了提高俯仰操纵效率，采用的是全动平尾，即平尾没有水平安定面，整个翼面均可偏转。

有一种特殊的 V字形尾翼，它既可以起垂直尾翼的作用，也可以起水平尾翼的作用。水平尾翼一般位于主机翼之后。但也有的飞机把“水平尾翼”放在机翼之前，这种飞机称为鸭式飞机。此时，将前置“水平尾翼”称之为“前翼”或“鸭翼”。没有水平尾翼 (甚至没有垂直尾翼) 的飞机称为无尾飞机。这种飞机的俯仰操纵、方向操纵、滚转操纵均由机翼后缘的活动翼面或发动机的推力矢量喷管控制。

[size=1em]鸭翼

采用鸭式布局的阵风战斗机

鸭式布局：座舱两侧有两个较小的三角（后掠）翼，后边是一个大的三角翼。比如中国的歼10、歼20、欧洲EF2000都采用鸭式布局，是一种十分适合于超音速空战的气动布局。

早在二战前，前苏联已经发现如果将水平尾翼移到主翼之前的机头两侧，就可以用较小的翼面来达到同样的操纵效能，而且前翼和机翼可以同时产生升力，而不像水平尾翼那样，平衡俯仰力矩多数情况下会产生负升力。

早期的鸭式布局飞起来像一只鸭子，“鸭式布局”由此得名。采用鸭式布局的飞机的前翼称为“鸭翼”。战机的鸭翼有两种，一种是不能操纵的，其功能是当飞机处在大迎角状态时加强机翼的前缘涡流，改善飞机大迎角状态的性能，也有利于飞机的短矩起降。

真正有可操纵鸭翼的战机目前有中国的歼10 、欧洲的EF－2000、法国的“阵风”和瑞典的JAS－39等。这些飞机的鸭翼除了用以产生涡流外，还用于改善跨音速过程中安定性骤降的问题，同时也可减少配平阻力、有利于超音速空战。在降落时，鸭翼还可偏转一个很大的负角，起减速板的作用。

[size=1em]后掠翼

机翼各剖面沿展向后移的机翼称为后族翼，这种机翼的外形特点是，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示。

与平直机翼相比，后掠翼的气动特点是可增大机翼的临界马赫数，并减小超音速飞行时的阻力。飞机在飞行中，当垂直于机翼前缘的气流流速接近音速时，机翼上表面局部地区的气流受凸起的翼面的影响，其速度将会超过音速，出现局部激波，从而使飞行阻力急剧增加。

后掠翼由于可使垂直于机翼前缘的气流速度分量低于飞行速度，因而与平直机翼相比，只有在更高的飞行速度情况下才会出现激波( 即提高了临界马赫数)，从而推迟了机翼面上激波的产生，即使出现激波，也有助于减弱激波强度，降低飞行阻力。后掠角的缺点是扭转刚度差、升力线斜率较低、气流容易从翼梢处分离、亚音速飞行时诱导阻力较大等。

[size=1em]三角翼

幻影2000的三角翼

平面形状为三角形的机翼称为三角翼。与之相近的有双三角翼和切角三角翼。目前常用的主要是略有切角的三角翼。三角翼飞机出现于50 年代，其代表机型有美国的F—102、前苏联的米格— 21、法国的“幻影”Ⅲ等。

大后掠角三角翼具有超音速阻力小、焦点随 M数变化小、结构刚度好等优点，适合于超音速飞行和机动飞行。三角翼的缺点是：在亚音速飞行状态，机翼的升力线斜率较低、诱导阻力较大、升阻比较小，从而影响飞机的航程和起降性能。

[size=1em]变后掠翼

美国F14战斗机采用可变后掠翼技术

后掠角在飞行中可以改变的机翼称之为变后掠翼。在飞机的设计工作中，有一个不易克服的矛盾：要想提高飞行M数，必须选择大后掠角、小展弦比的机翼，以降低飞机的激波阻力，但此类机翼在亚音速状态时升力较小，诱导阻力较大，效率不高。从空气动力学的角度讲，要同时满足飞机对超音速飞行、亚音速巡航和短矩起降的要求，最好是让机翼变后掠，用不同的后掠角去适应不同的飞行状态。

对变后掠翼的研究，始于 40年代，但直到 60年代，才设计出实用的变后掠翼飞机。一般的变后掠翼的内翼段是固定的，外翼同内翼用铰链轴连接，通过液压助力器操纵外翼前后转动，以改变外翼段的后擦角和整个机翼的展弦比。变后掠翼的缺点是，结构和操纵系统复杂，重量较大，不大适合轻型飞机使用。美国的F—14战斗机是可变后掠翼的代表机型。

[size=1em]边条翼

采用边条翼的美国F18战斗机

边条翼是 50 年代中期出现的一种新型机翼，一些第三代高机动战斗机采用了这种机翼，像美国的F—18和中巴合研的“枭龙”都采用边条翼。

在飞机中等后掠角(后掠角 25度～45度左右) 的机翼根部前缘处，加装一后掠角很大的细长翼(后掠角65度～85度) 所形成的复合机翼，称为边条翼。在边条翼中，原后掠翼称为基本翼，附加的细长前翼部分称为边条。

边条翼的气动特点是，在亚、跨音速范围内，当迎角不大时，气流就从边条前缘分离，形成一个稳定的前缘脱体涡，在前缘脱体涡的诱导作用下，不但可使基本翼内翼段的升力有较大幅度的增加，还使外翼段的气流受到控制，在一定的迎角范围内不发生无规则的分离，从而提高了机翼的临界迎角和抖振边界，保证飞机具有良好的亚、跨音速气动特性。在超音速状态下，由于加装边条后，使内翼段部分的相对厚度变小，机翼的等效后掠角增大，可明显降低激波阻力。

另外，边条的存在，还可使飞机在跨音速和超音速飞行时的全机焦点后移量减小，导致飞机的配平阻力降低。因此，这种机翼也具有良好的超音速气动特性。边条翼的缺点是，在小迎角范围内，其升阻特性不如无边条的基本翼好；它的力矩特性也不理想，力矩曲线随迎角的变化呈非线性。

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来源：新动说航模

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