战斗机的机翼是如何分布的?你有什么款式?

来源:疯狂机械控

战斗机联队

战斗机机翼的主要功能是产生升力,以支持飞机在空中飞行。在稳定性和操控性上也有一定的作用。根据机翼的平面形状,有矩形翼、梯形翼、三角翼、双三角翼、箭形翼、边条翼等。

根据机翼在机身中的前后位置和作用,可分为主翼、尾翼(水平尾翼和垂直尾翼或斜尾翼)和前翼(也叫鸭翼)。根据主机翼与机身夹角的不同,有前掠翼、后掠翼和可变后掠翼。

现代飞机一般是单翼机,但双翼机(两翼上下重叠)、三翼机、多翼机在历史上也曾流行过。根据单翼机机翼与机身的连接位置,可分为下单翼机、中单翼机、上单翼机和伞式上单翼机(即机翼在机身上方,机翼与机身由一组撑杆连接)。

让我们从不同的角度了解一下战斗机常用的几种机翼。

尾部

尾翼是安装在飞机后部用于稳定和控制的装置。尾翼一般分为垂直尾翼和水平尾翼。垂尾由一个固定的垂直安定面和一个活动方向舵组成,在飞机中主要起方向稳定和方向控制的作用。垂尾是垂尾或垂尾的简称。根据垂尾的数量,飞机可分为单垂尾、双垂尾、三垂尾和四垂尾飞机。

目前一些双垂尾的战斗机采用V型布局,比如美国的第四代战斗机F-22。水平尾翼由一个固定的水平安定面和一个可移动的升降舵组成,在飞机中起到纵向稳定和俯仰控制的作用。水平尾翼可以简称为平尾。为了提高俯仰控制效率,有的飞机采用全动平尾,即平尾没有水平安定面,整个翼面可以偏转。

有一个特殊的V型尾翼,既可以起到垂直尾翼的作用,也可以起到水平尾翼的作用。水平尾翼一般位于主翼后面。但是有些飞机把“平尾”放在机翼前面。这种飞机叫做鸭翼。这时,前面的“水平尾翼”被称为“前翼”或“鸭翼”,没有水平尾翼(甚至没有垂直尾翼)的飞机被称为无尾飞机。这种飞机的俯仰控制、方向控制和滚转控制都是由机翼后缘的活动翼面或发动机的推力矢量喷管来控制的。

谣言

鸭式布局:驾驶舱两侧有两个较小的三角形机翼(后掠),后面是一个较大的三角形机翼。比如中国的J-10,J-20,欧洲的EF2000都采用鸭式布局,这是非常适合超音速空战的气动布局。

早在二战前,前苏联就已经发现,如果将水平尾翼移到主翼前的机头两侧,可以用更小的翼面达到同样的操纵效率,而且前翼和机翼可以同时产生升力,不像水平尾翼在大多数情况下会产生负升力。

早期的鸭式布局飞起来像鸭子,故名“鸭式布局”。鸭式布局飞机的前翼称为“鸭翼”。战斗机的鸭翼有两种,一种是不可控的,它的作用是在飞机大迎角时加强机翼前缘涡,提高飞机大迎角时的性能,也有利于飞机的短力矩起降。

目前有中国的J-10,欧洲的EF-2000,法国的阵风,瑞典的JAS-39。这些飞机的鸭翼不仅用来产生涡流,还用来改善跨音速过程中稳定性骤降的问题,同时还可以减小配平阻力,有利于超音速空战。着陆时,鸭翼还能偏转较大的负角,起到减速板的作用。

后掠翼

剖面沿翼展向后移动的机翼叫做后翼。这种机翼的外形特点是前缘和后缘后掠。机翼后掠角用后掠角来表示。

与直翼相比,后掠翼的气动特性是可以提高机翼的临界马赫数,降低超音速飞行时的阻力。在飞行中,当垂直于机翼前缘的气流速度接近音速时,机翼上表面某些区域的气流会受到凸翼面的影响,其速度会超过音速,产生局部激波,使飞行阻力大大增加。

由于后掠翼可以使垂直于机翼前缘的速度分量低于飞行速度,所以与直翼相比,激波只会在更高的飞行速度下出现(即临界马赫数会提高),从而延缓了机翼表面激波的产生。即使出现冲击波,也有助于减弱冲击波强度,降低飞行阻力。后掠角的缺点是扭转刚度差,升力线斜率低,气流容易与翼尖分离,亚音速飞行时诱导阻力大。

三角翼

幻影2000的三角翼

三角形的机翼叫做三角翼。与之类似的还有双三角翼和切线三角翼。目前常用的是略切角的三角翼。三角翼飞机出现于20世纪50年代,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,适用于超音速飞行和机动飞行。三角翼的缺点是亚音速飞行时,机翼的升力线斜率低,诱导阻力大,升力阻力小,影响飞机的航程和起降性能。

可变后掠翼

在飞行中后掠角可以改变的机翼叫做可变后掠角机翼。在飞机设计中,有一个不可克服的矛盾:为了提高飞行M数,必须选择大后掠角、小展弦比的机翼,以降低飞机的抗冲击能力,但这样的机翼升力小,诱导阻力大,亚音速效率低。从空气动力学的角度来看,要同时满足超音速飞行、亚音速巡航和短距起降的要求,最好使机翼后掠角,适应不同后掠角的不同飞行状态。

变后掠翼的研究始于20世纪40年代,但直到20世纪60年代才设计出实用的变后掠翼飞机。一般来说,可变后掠翼的内翼段是固定的,外翼通过铰链轴与内翼连接。通过液压助力器控制外翼前后旋转,改变外翼段的后掠角和整个机翼的展弦比。可变后掠翼的缺点是结构和控制系统复杂,重量大,不适合轻型飞机。美国F-14战斗机是可变后掠翼的代表机型。

侧翼

带式机翼是20世纪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,比如美国的F-18和中巴联合研究所的枭龙。

大后掠角(后掠角65-85度)的细长机翼安装在中等后掠角(后掠角约25-45度)的飞机翼根前缘,称为边条翼。在边条翼中,原来的后掠翼称为基本翼,附加的细长前翼部分称为边条。

边条机翼的气动特性是,在亚音速和跨音速范围内,当攻角不大时,气流与边条前缘分离,形成稳定的前缘分离涡。在前缘分离涡的诱导下,不仅可以大幅度提高基本翼内翼段的升力,而且可以控制外翼段的气流,在一定的迎角范围内不发生不规则分离,从而提高机翼的临界迎角和抖振边界,保证飞机具有。在超音速时,由于边条的加入,内翼段相对厚度减小,机翼等效后掠角增大,可以明显降低抗冲击能力。

此外,边条的存在还可以减少飞机在跨音速和超音速飞行时整个重心的后移,从而降低飞机的配平阻力。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,其升阻特性不如不带边条的基本翼;其扭矩特性不理想,扭矩曲线与攻角呈非线性关系。

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