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基础知识 | 带你认识战斗机机翼

时间:2020-05-10 12:18来源:飞行邦 作者:中国航空

 

  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。

  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。

  变后掠翼


 

美国F14战斗机采用可变后掠翼技术美国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。

  边条翼


 

采用边条翼的美国F18战斗机采用边条翼的美国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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