战斗机机翼(yì)的主要(yào)作(zuò)用是产生升力,以支持飞(fēi)机在空中飞(fēi)行。它还起一定(dìng)的稳(wěn)定和操纵作用。根据机翼的(de)平面形(xíng)状来区分,常用的有矩形翼、梯形翼、三角翼、双(shuāng)三角翼、箭形翼(yì)、边条翼等。
根据机翼在机身的前后位(wèi)置(zhì)及作用可分为主机翼、尾翼(平尾(wěi)和垂(chuí)尾或倾斜尾翼)、前翼{又(yòu)称鸭翼}。而根据主机翼与机身的角度不(bú)同来划分,又有前掠(luě)翼、后掠翼和可变后掠(luě)翼。
现代飞机一(yī)般都是单翼机,但(dàn)历史上也曾流(liú)行过双翼机(jī)( 两副(fù)机翼上(shàng)下重叠)、三翼机(jī)和多翼(yì)机(jī)。根据单翼机的(de)机翼与(yǔ)机身的连接位置(zhì),可分为下单翼、中单翼(yì)、上单(dān)翼和伞式上单翼(即机翼在机身(shēn)的上(shàng)方,由一组(zǔ)撑(chēng)杆将机翼和机身连(lián)接(jiē)在一(yī)起)。
下面从各个不同角度(dù)来(lái)认识一下战斗机常用(yòng)的几类机翼。
尾翼
尾翼是安装在飞机后部的起稳(wěn)定和操纵(zòng)作用的装置。尾翼一般分为(wéi)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(zǔ)成,它在(zài)飞机上主要起方(fāng)向(xiàng)安定和方向操纵的作(zuò)用。垂直尾翼简(jiǎn)称垂尾(wěi)或立(lì)尾。根据垂尾的(de)数目,飞机可分(fèn)为单垂尾(wěi)、双垂尾、三垂尾和四垂尾飞机(jī)。
现在双垂尾(wěi)布(bù)局的战斗机(jī)有(yǒu)些采用(yòng)V形布局,例如美国(guó)的第四代战斗机F—22。水平尾翼由(yóu)固定的水平安(ān)定面和可动的升(shēng)降舵组(zǔ)成,它在飞机土主要起(qǐ)纵(zòng)向安(ān)定(dìng)和俯仰操纵(zòng)的作用(yòng)。水平尾翼可简称平尾。有(yǒu)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(wěi)没有水平安定面,整个翼面均可偏转。
有一(yī)种(zhǒng)特殊的(de) V字形尾翼,它(tā)既可以(yǐ)起垂直(zhí)尾翼的作(zuò)用,也可以起水平尾(wěi)翼的(de)作用。水平尾翼一(yī)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(fēi)机称为鸭式飞机(jī)。此时,将前置(zhì)“水平尾翼(yì)”称之(zhī)为“前(qián)翼(yì)”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(jun1)由机翼后缘的活动翼面或发(fā)动机(jī)的推力(lì)矢量喷管控制(zhì)。
鸭(yā)翼
鸭式布局:座舱(cāng)两侧(cè)有两个(gè)较小(xiǎo)的三角(jiǎo)(后掠(luě))翼,后(hòu)边是一个大的三角翼。比如中(zhōng)国的歼10、歼20、欧洲EF2000都(dōu)采用鸭式布(bù)局(jú),是一种十分适合于超音速空战(zhàn)的气(qì)动布局。
早在(zài)二(èr)战(zhàn)前,前苏联已经发现如果将水平尾(wěi)翼移到主翼之前的机头两侧(cè),就(jiù)可以用较(jiào)小的翼面来达到(dào)同样的操(cāo)纵(zòng)效能,而且前翼和机(jī)翼(yì)可以(yǐ)同(tóng)时产生升力,而不像水平尾(wěi)翼那样,平(píng)衡俯仰力(lì)矩多(duō)数情(qíng)况下(xià)会产生负(fù)升力。
早期的鸭式(shì)布(bù)局(jú)飞起(qǐ)来像一只鸭子,“鸭式布局(jú)”由此得名。采用鸭式布局的(de)飞机(jī)的前翼称为(wéi)“鸭翼”。战(zhàn)机的鸭翼有两种,一(yī)种是不能操纵(zòng)的,其(qí)功能是当飞机(jī)处(chù)在大迎角(jiǎo)状态时加强机翼的(de)前缘涡流(liú),改(gǎi)善(shàn)飞机大(dà)迎(yíng)角状态的性能,也有利于飞机(jī)的短矩起降。
真正有可操纵鸭翼的战(zhàn)机目前有中国的歼10 、欧洲的EF-2000、法国的“阵风”和瑞(ruì)典的JAS-39等(děng)。这(zhè)些飞机的(de)鸭翼除了用以产生涡流外(wài),还用(yòng)于改(gǎi)善跨音速过程中安定性骤降的问题,同(tóng)时也可减(jiǎn)少配平阻力、有利于超音(yīn)速(sù)空战。在降(jiàng)落时,鸭翼还可偏转一个很大的负角,起减(jiǎn)速板的作用。
后掠翼(yì)
机翼各剖面沿展向后移的机(jī)翼称为(wéi)后(hòu)族(zú)翼,这(zhè)种机翼(yì)的外形(xíng)特点(diǎn)是,其前(qián)缘和后缘均向后掠。机翼(yì)后掠的程(chéng)度用(yòng)后(hòu)掠角的大小来表示。
与(yǔ)平直机翼相比,后掠翼(yì)的气动特点是可(kě)增大(dà)机翼的临界马(mǎ)赫数,并减小超音速飞行时的(de)阻力。飞机在飞(fēi)行中,当垂直于机(jī)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(qǐ)的(de)翼面的影响,其速度将会超过音速,出现(xiàn)局部(bù)激波(bō),从而使(shǐ)飞行(háng)阻力急剧增加。
后掠(luě)翼由于可(kě)使垂直于机翼前缘(yuán)的(de)气(qì)流速度分量低于飞(fēi)行速度,因而与(yǔ)平直机翼相比,只(zhī)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(cóng)而推迟了(le)机翼面上激波的产(chǎn)生,即使出(chū)现激波,也有助于减弱激波(bō)强度,降低(dī)飞行阻力。后掠角的缺点是(shì)扭转刚度差(chà)、升力线斜率较低、气流容(róng)易从(cóng)翼梢处分离、亚音(yīn)速飞行时诱导(dǎo)阻力(lì)较大等。
三角翼
平面(miàn)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(jiǎo)三角(jiǎo)翼(yì)。目前常用的主要是(shì)略有切角的三(sān)角翼(yì)。三角翼飞机(jī)出现于50 年代(dài),其代表机(jī)型有(yǒu)美国(guó)的F—102、前苏联的米(mǐ)格— 21、 法国的“幻影”Ⅲ等。
大后掠角三角(jiǎo)翼具有超音速阻(zǔ)力小、焦点随 M数(shù)变化小、结构刚(gāng)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(sù)飞(fēi)行状态(tài),机翼的升力线斜率较低、诱导阻力较大、升阻比较(jiào)小,从而影响飞机(jī)的航程和起降性能。
变后掠翼
后(hòu)掠角在飞行中可以改变的机翼称之(zhī)为变(biàn)后(hòu)掠翼。在飞机的设(shè)计工作中,有(yǒu)一(yī)个(gè)不易(yì)克服的(de)矛盾:要想提高飞行M数,必须(xū)选择大后掠角、小展弦(xián)比的机翼,以降低飞机的激波阻力,但此类机翼在亚(yà)音速状(zhuàng)态时(shí)升力较小,诱导(dǎo)阻力较(jiào)大,效率不高。从空(kōng)气动力(lì)学的角度讲,要同时满足飞机(jī)对超音速飞行(háng)、亚音速巡航和短矩起降的要求(qiú),最好是让机翼(yì)变后掠,用不同的后(hòu)掠角(jiǎo)去适(shì)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(dài),才设(shè)计出实用的变后掠翼飞机。一般的变后(hòu)掠翼的内翼段是固定(dìng)的,外翼同内翼用铰链(liàn)轴连(lián)接(jiē),通过液压助力(lì)器操纵外翼前后转动,以改变外翼段的(de)后擦(cā)角(jiǎo)和整个机翼的(de)展弦比(bǐ)。变后掠翼(yì)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(měi)国的F—14战斗机是可变后掠翼的代表机型。
边条(tiáo)翼
边(biān)条(tiáo)翼(yì)是 50 年代中期出现的一(yī)种新型机翼,一些第三代高机动战斗机采用(yòng)了这种机翼(yì),像(xiàng)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(后掠角 25度~45度左右) 的机翼根部前缘处,加装一后掠角(jiǎo)很大的细长翼(yì)(后掠角65度~85度) 所形成(chéng)的复合机翼,称为边条翼。在边条翼中,原后(hòu)掠翼称为基本(běn)翼,附(fù)加的细长前翼(yì)部分(fèn)称为边条。
边条翼的气动(dòng)特点(diǎn)是,在亚、跨(kuà)音速范围(wéi)内,当迎角不大时,气流就从(cóng)边条前缘分(fèn)离(lí),形成一个稳定的前缘脱体(tǐ)涡,在前(qián)缘(yuán)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(jiā),还使外(wài)翼段的气流受(shòu)到控制,在一定(dìng)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(zhèn)边界,保证(zhèng)飞机具(jù)有良好的亚、跨音速气(qì)动(dòng)特(tè)性。在超(chāo)音速状(zhuàng)态下,由于加装边条后,使内翼段部分(fèn)的相对(duì)厚度变小,机翼的等效后(hòu)掠(luě)角增(zēng)大,可明显降(jiàng)低激波阻力。
另外,边条(tiáo)的(de)存在,还可使飞机在跨(kuà)音速和(hé)超音速飞行时的全机焦点后(hòu)移量减小,导致飞(fēi)机的配平阻力降低。因(yīn)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(tè)性不如(rú)无边(biān)条的基本(běn)翼(yì)好;它的力矩特性也(yě)不理想,力矩曲(qǔ)线随迎角(jiǎo)的变(biàn)化呈非线性。
翼身融合
一般的翼(yì)身组(zǔ)合体是(shì)由机(jī)翼与机身两个部件接合而成的(de)。在机翼与机身的交接处,机身的侧面与机翼表面构成直角(jiǎo)(或接近于(yú)直(zhí)角),这样的组(zǔ)合,由(yóu)于浸润(rùn)面(miàn)积大,阻力(lì)也较大(dà)。
为了减少翼身(shēn)组合体的阻力,有(yǒu)些飞机在机(jī)翼与机身的交接处增装了整流带(dài)( 亦称整流包皮(pí)),使(shǐ)二者间圆滑过渡(dù)。在设计(jì)上,整(zhěng)流带一般(bān)是不承(chéng)受载荷的,但在飞行时,它很难不(bú)受(shòu)气动力的(de)影响,因此,往往会发生变形等问题。
后来,研(yán)究(jiū)人员根据翼身整流带的优缺(quē)点,提出了翼身(shēn)融合体的概念(niàn),即把飞行(háng)器的(de)机翼和机身合成一体来设计制造,二者之(zhī)间没有明显的界限。翼身(shēn)融合体(tǐ)的优点是结构重量(liàng)轻(qīng)、内部容积(jī)大、气(qì)动阻力(lì)小,可使飞机的(de)飞(fēi)行性能(néng)有较大改(gǎi)善。
后来还(hái)发现,由于消(xiāo)除了机(jī)翼与机身交接处的直(zhí)角,翼身融(róng)合体也有(yǒu)助于减小飞机(jī)的雷达反射截(jié)面积,改(gǎi)善(shàn)隐身性能。这一设计的典(diǎn)型代(dài)表是法国的“阵风”战斗机。翼身融合体的缺点是:外(wài)形复杂,设计和制造比较困难。
前掠(luě)翼
另外(wài),还有(yǒu)一(yī)些(xiē)战斗机采用了前掠(luě)翼(yì)技术,与后掠翼相(xiàng)反,前(qián)掠(luě)翼的外形特点是前缘和后缘(yuán)均向前掠。这种战机目前仅仅停留于验证阶段(duàn)。

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