战(zhàn)斗机机翼的主要作(zuò)用(yòng)是产生(shēng)升力,以支持(chí)飞机在空中飞行。它还(hái)起(qǐ)一定的稳定和(hé)操纵作用(yòng)。根据(jù)机翼的平面形(xíng)状来区分,常用(yòng)的(de)有(yǒu)矩形翼(yì)、梯形翼、三角翼、双三角翼、箭形翼、边条翼等。
根据(jù)机翼在机身的前后位(wèi)置及作用可分(fèn)为主机翼、尾翼(平尾和垂尾(wěi)或倾斜(xié)尾(wěi)翼(yì))、前翼{又(yòu)称鸭翼(yì)}。而根(gēn)据主机(jī)翼与机身的角度不同来划(huá)分,又有前掠翼、后掠(luě)翼和可变后(hòu)掠翼(yì)。
现代飞机一(yī)般(bān)都是单翼机,但历史上也曾流行过双(shuāng)翼(yì)机( 两副机翼上下重叠(dié))、三翼机和多翼机。根据单翼机的机翼与机(jī)身(shēn)的连接位置,可(kě)分为下单翼(yì)、中单翼、上单翼和伞式上(shàng)单翼(即机翼在机身(shēn)的上方,由一组撑(chēng)杆将机翼和(hé)机(jī)身连接在一(yī)起)。
下面从各个(gè)不(bú)同角度来认(rèn)识一下(xià)战斗机常(cháng)用的几类机翼。
尾翼
尾翼是安装在(zài)飞机后(hòu)部的起稳定和操(cāo)纵(zòng)作用的装置。尾翼一(yī)般分为垂(chuí)直尾翼(yì)和水平尾翼。垂(chuí)直尾翼(yì)由(yóu)固定的垂直安定面和可动(dòng)的方向(xiàng)舵组成,它(tā)在(zài)飞机上主(zhǔ)要起方向安定和方向操纵的作用(yòng)。垂(chuí)直尾翼简称垂尾或(huò)立尾。根据垂尾的数目(mù),飞机可分为(wéi)单垂尾、双垂(chuí)尾、三垂尾和四垂尾飞机。
现在双垂尾布局的战斗机有(yǒu)些采用V形布(bù)局(jú),例如美国的第四(sì)代战斗(dòu)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(zòng)向安定和俯(fǔ)仰操(cāo)纵(zòng)的作用(yòng)。水平(píng)尾翼可(kě)简称平尾。有的(de)飞机为了(le)提高俯仰(yǎng)操纵效率(lǜ),采用的(de)是(shì)全动平尾,即(jí)平尾没有水平安定(dìng)面(miàn),整个翼面(miàn)均可(kě)偏(piān)转。
有一种特殊的 V字(zì)形(xíng)尾翼,它既可以起垂直(zhí)尾翼的作用,也可以起水(shuǐ)平尾翼的作(zuò)用(yòng)。水(shuǐ)平尾翼一般位于主机翼之后。但也有(yǒu)的飞机把“水平尾(wěi)翼”放在(zài)机翼之前,这种飞(fēi)机称为鸭式飞机(jī)。此时,将前置(zhì)“水平尾翼”称之为“前翼(yì)”或“鸭翼”。没(méi)有(yǒu)水平(píng)尾(wěi)翼 (甚至没有垂直尾翼(yì)) 的飞机称为(wéi)无尾飞机。这种飞机的(de)俯(fǔ)仰操纵(zòng)、方(fāng)向操纵、滚转操(cāo)纵均由机翼后缘的活动翼面或发动(dòng)机的推(tuī)力(lì)矢量喷管控制。
鸭(yā)翼
鸭式布局(jú):座舱两侧有两个较小的三角(后掠)翼,后边是一(yī)个大的三角(jiǎo)翼。比如(rú)中(zhōng)国的(de)歼10、歼20、欧洲EF2000都采用鸭(yā)式(shì)布局,是一种十分适合于超音速空(kōng)战的气(qì)动布局。
早在二战前(qián),前苏联已经发现(xiàn)如果将水平尾翼移到主翼之前(qián)的机头两侧,就(jiù)可以用(yòng)较小的翼(yì)面来达(dá)到同样的(de)操纵效能(néng),而且前翼和(hé)机翼可以同时产生升力,而不像(xiàng)水平尾翼那(nà)样(yàng),平衡俯仰力矩多(duō)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(de)前翼称为“鸭翼”。战机的(de)鸭翼有两(liǎng)种(zhǒng),一种(zhǒng)是(shì)不能操纵的,其功能是当飞机处在(zài)大迎角(jiǎo)状态时加强机翼的前缘(yuán)涡流(liú),改(gǎi)善飞机大迎角(jiǎo)状(zhuàng)态的性能,也有利(lì)于飞机的短矩起降。
真正有(yǒu)可操纵鸭翼的(de)战(zhàn)机目(mù)前有中(zhōng)国的歼10 、欧洲的EF-2000、法国(guó)的“阵风(fēng)”和瑞典的JAS-39等。这些飞机(jī)的(de)鸭(yā)翼除了用以(yǐ)产生涡流外,还用于改善跨音速过(guò)程中安定性骤降的问题,同时也可减少(shǎo)配平阻力(lì)、有利于(yú)超音速空战。在降落时,鸭翼还可(kě)偏转(zhuǎn)一个(gè)很大的负角,起减速板(bǎn)的作(zuò)用。
后(hòu)掠翼
机翼(yì)各剖面沿展向后移的机翼称为(wéi)后族(zú)翼,这(zhè)种机翼的外形特点是,其前缘和后缘均(jun1)向后掠(luě)。机翼后掠的程度(dù)用后掠角的大小来表示。
与(yǔ)平直机(jī)翼相比,后掠翼的气动特点是(shì)可(kě)增大机翼的临界马赫数,并(bìng)减小超音速飞行时的阻力。飞机在飞(fēi)行中,当垂直于机翼前缘的(de)气流(liú)流(liú)速(sù)接近音(yīn)速时,机翼上表面局部(bù)地区的气流受凸起的翼面的影响,其速(sù)度(dù)将会超过音速,出现局部激波,从(cóng)而(ér)使飞行阻力急剧增(zēng)加。
后掠(luě)翼由于(yú)可使垂直于(yú)机翼前缘的气流速度(dù)分量低于飞行(háng)速度(dù),因而与平直机翼相比,只有在更高的飞行(háng)速(sù)度情况下(xià)才(cái)会出现激波( 即提高了临界马赫(hè)数(shù)),从而推(tuī)迟了机翼面上激波(bō)的产生,即使出现激波(bō),也有(yǒu)助于(yú)减弱激波强度,降低飞行阻力(lì)。后(hòu)掠(luě)角的缺点是(shì)扭转(zhuǎn)刚度差(chà)、升(shēng)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(lì)较大等。
三角翼
平面形状为三角形(xíng)的机翼(yì)称为三角翼。与之相(xiàng)近(jìn)的有双(shuāng)三角翼(yì)和(hé)切角三角翼。目前常用(yòng)的主要(yào)是略有切角的(de)三角翼(yì)。三角翼飞机(jī)出现于50 年代,其代表机(jī)型有美国的F—102、前苏联(lián)的米格— 21、 法国的“幻影”Ⅲ等。
大后掠角三角翼具(jù)有超音速阻(zǔ)力小、焦点随 M数变(biàn)化小、结构刚度(dù)好等优点,适(shì)合于超音速飞行和机动飞行。三(sān)角翼(yì)的(de)缺点是:在亚音速飞行(háng)状态,机翼的(de)升力线斜率较低、诱(yòu)导阻力较大、升(shēng)阻(zǔ)比较小,从而影响(xiǎng)飞(fēi)机的航程和起降(jiàng)性(xìng)能。
变后(hòu)掠翼
后掠角在飞行中可以改变的(de)机翼称之为变后掠翼。在飞机的设计(jì)工作(zuò)中,有一个不易克服(fú)的矛盾:要想提高飞行(háng)M数,必须选择大后掠角、小展弦比的(de)机翼(yì),以降低(dī)飞机的(de)激(jī)波阻力,但此类机翼在(zài)亚音速(sù)状(zhuàng)态时(shí)升力较小,诱导阻力较(jiào)大,效率不高(gāo)。从空气动力学的(de)角度讲,要同(tóng)时满足飞(fēi)机对超音速飞行、亚音速巡航和短矩起降的要求(qiú),最(zuì)好是让机翼变后(hòu)掠,用不同的(de)后掠角去适(shì)应不同的(de)飞行状态。
对变后掠翼的研究,始(shǐ)于 40年代(dài),但(dàn)直到 60年代,才设计出实用(yòng)的变(biàn)后掠(luě)翼飞机。一般的变后掠(luě)翼的内翼段是固定的,外翼同内(nèi)翼用铰链轴连接,通过液压助(zhù)力器(qì)操纵外翼(yì)前后转动,以(yǐ)改变外翼(yì)段的(de)后擦角(jiǎo)和整个机翼的展弦比(bǐ)。变(biàn)后掠翼的缺点是(shì),结构和操纵系统(tǒng)复(fù)杂,重量较大(dà),不大适(shì)合(hé)轻型飞(fēi)机使(shǐ)用。美国的(de)F—14战斗机是可变后掠(luě)翼的代表机型。
边条翼
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(dòng)战斗机(jī)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(zài)飞机中等后掠角(后(hòu)掠角 25度(dù)~45度左右) 的机(jī)翼根部前缘(yuán)处,加装一后掠(luě)角(jiǎo)很(hěn)大(dà)的细长翼(后(hòu)掠角65度~85度) 所形成的复合(hé)机(jī)翼(yì),称(chēng)为边条(tiáo)翼。在边条翼中(zhōng),原后掠翼称为基本(běn)翼,附加的细长前翼部分称为边条。
边(biān)条翼(yì)的气动特点是,在亚、跨音速(sù)范围内,当迎角不大时,气流就从边条前缘分离(lí),形成一个稳定的(de)前缘脱体涡,在(zài)前缘脱体涡的诱(yòu)导作用下,不但可使(shǐ)基本(běn)翼(yì)内(nèi)翼段的升力有较大幅度的增(zēng)加,还使外翼段的气流受到(dào)控制,在一定的迎角范(fàn)围内不发生无规则的分离,从而提高了机翼(yì)的临界迎(yíng)角和抖振边(biān)界(jiè),保证飞机具有良好的亚、跨音(yīn)速气动特性(xìng)。在超音速状态下,由于加(jiā)装边条后,使内(nèi)翼段部分的相对厚度变小(xiǎo),机翼的等效后掠角(jiǎo)增大(dà),可(kě)明显降低激波阻力。
另外,边条的(de)存在,还可使飞机在跨音速和超音速(sù)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(cǐ),这种机翼也具有良好的超音速气动特性。边条翼(yì)的缺(quē)点是,在小迎角范围内,其升阻特性不(bú)如无(wú)边条的基本翼好;它的(de)力矩特性也不理想(xiǎng),力矩曲线随(suí)迎角的变化呈非线性。
翼(yì)身融合
一般的翼身组合(hé)体是由机翼与机身两个(gè)部件接(jiē)合(hé)而成(chéng)的(de)。在机(jī)翼与机身的交接处,机身的(de)侧面(miàn)与(yǔ)机翼表(biǎo)面构成直角(或(huò)接近于(yú)直(zhí)角),这(zhè)样的组合,由于浸润面积大(dà),阻力也(yě)较(jiào)大。
为了减少翼身组合体的阻力,有些飞机在机翼与机身的交接处增装(zhuāng)了整流带( 亦称整流(liú)包皮),使二者间(jiān)圆滑过渡(dù)。在设计(jì)上,整流带一般是不承受载荷的,但(dàn)在飞行时,它很难不受气动力的影响,因此,往往会(huì)发生变形等(děng)问题。
后来,研究人(rén)员(yuán)根据翼(yì)身整流带的(de)优缺点(diǎn),提出了翼身融合体的概念,即把飞行器的机翼和机身合成(chéng)一体来(lái)设(shè)计制(zhì)造(zào),二者之间没有明(míng)显(xiǎn)的界(jiè)限。翼身融合体的优点(diǎn)是结构重量轻、内部容积大、气动阻力小,可使飞(fēi)机的(de)飞行(háng)性能有较(jiào)大改善。
后来还发现,由(yóu)于消除了机翼与机(jī)身交接(jiē)处的直角,翼身(shēn)融合体(tǐ)也有助于(yú)减(jiǎn)小飞机的雷达反射截面(miàn)积,改善隐(yǐn)身性(xìng)能。这一设计的典(diǎn)型代表是法国的“阵风(fēng)”战斗机。翼身融合体的(de)缺点是:外形复杂,设计(jì)和制造比较困难。
前掠(luě)翼
另外(wài),还有一些战斗机(jī)采用了前掠(luě)翼技术,与(yǔ)后掠(luě)翼相(xiàng)反,前掠翼的外形特点是前缘和后缘均向前掠。这种战机目前(qián)仅仅停留于验(yàn)证阶段。

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