现代战斗机机翼通常采用先进的复合材料制造,具有极高的耐腐蚀性和抗疲劳性。它们通常由许多矩形或扇形结构组成,并且翼尖处较薄,翼根处较厚,以达到最佳的升力和阻力平衡。一些新型战斗机还采用了电驱动或半自主驾驶技术,以进一步提高飞行性能。
求问现代战斗机机翼如何区分?
机翼是飞机飞行升力的主要来源,没有机翼就像是鸟儿没有了翅膀,汽车没有了车轮,因此,机翼是飞机不可或缺的一个重要部件。机翼的作用是产生升力,降低阻力,机翼也是飞机上升下降、左右运动的重要操纵面,机翼参与操控,并且利用机翼储备燃油,战斗机更是利用机翼来携带武器弹药,所以,机翼是战斗机的重要结构。现在战斗机的机翼类型很多,综合而言有以下几种;
平直翼
平直翼结构的战斗机主要是早期使用,现在的大型螺旋桨运输机也多使用平直翼,平直翼是一个概括,通常前后掠角小于20度的都属于平直翼的范畴。例如,平面形状的矩形翼、梯形或半椭圆形机翼。平直翼布局的战斗机在上世纪三十年代成为一个主流。平直翼战斗机的结构简单设计制造容易,平直翼布局的机翼升力效率较高,缺点是飞行阻力大,通常的亚音速飞机上都采用平直翼。平直翼布局的战斗机不适合超音速飞行,速度高时对机翼结构影响非常大,由于本身就是大阻力特点,因此,超音速飞行中机翼容易被折断,并且降低机翼舵效,现在的超超音速战斗机已经不采用平直翼布局了。
后掠翼
后掠翼战斗机从1948年左右开始应用。特征是机翼向后倾斜,倾斜角度比较大,机翼面通常为长条状。后掠翼布局的战斗机是速度需要而催生出来的一个应对措施,主要是解决平直翼布局的战斗机在高亚音速、超音速飞行中的机翼舵效以及升力要求和结构强度的问题。超音速飞行时战斗机面对激波效应,所谓的激波就是战斗机前部机头位置会因为飞机速度大于空气扩散速度而形成空气叠加现象,这也是平直翼被折断的原因。后掠翼等于是通过改变机翼后掠角躲过了机头激波效应(参见下图)。
后掠翼的气动特点是增加机翼临界马赫数,防止激波效应冲击机翼,推迟激波的到来,另外就是能够减少超音速飞行时机翼产生的飞机阻力。简单讲就是利用机头去冲破空气叠加层,突破音障,实现超音速飞行。后掠翼的诞生解决了战斗机超音速飞行中平直翼带来的巨大阻力,和结构强度不足的难题,是战斗机机翼的一个革命性的成果,为后来战斗机的机翼变革起到了借鉴作用。后掠翼最大的优点就是提高了升力,以及适合超音速飞行。
三角翼
三角机翼是为了平衡平直翼和后掠翼而出现的。后掠翼虽然解决了超音速飞行中的阻力问题,提高了升力,但缺点也是共同存在,最主要就是低速性能不好,低速飞行时空速相对减小,容易出现失速。为了解决这个问题,上世纪60年出现了实用性的三角翼布局的战斗机。三角翼前面的翼面结构属于后掠翼,后缘翼面结构属于平直翼布局。特点是重量轻,结构简单,强度高,机翼面积大,低速升力系数好。三角翼布局的战斗机超音速阻力小、结构强度高、超音速飞机时机翼重心后移量小。三角翼布局的战斗机也被喻为超音速飞行布局的典型机翼特征。三角翼布局的战斗机缺点是低速飞行时机动舵效和操控性能不理想,特别是在对地攻击时,起降时也是如此,经过改革操控性能解决了一定问题但油耗高。三角翼布局的战斗机主要是高空高速飞行特征好。三角翼布局的战斗机有数个变形,无尾三角翼布局、有尾三角翼布局、鸭翼三角翼布局等等。
可变后掠翼
可变后掠翼简单讲就是解决三角翼布局的战斗机低空低速飞行性能不理想的问题,搞来搞去也没有一个好办法,于是就采取了一个笨办法,通过改变机翼的角度让战斗机有两种飞行功能。一个是低速低空飞行时使用平直翼效应,一个是超音速飞行时使用后掠翼的飞行效应。大概在上世纪六十年代出现,通过在机翼上加装一个能够改变机翼角度的旋转轴来实现机翼角度的变化。超音速飞行时机翼后掠,低空低速以及起飞降落时就使用平直翼状态,另外,巡航时也使用平直翼状态,这样省油。变后掠翼的理念并不复杂,想法很简单,但是飞机的研制者可是费了脑筋。现在已经不采用这样的布局了。主要缺点是操纵复杂,结构重量增加,维护保养费时费力。
前掠翼
前掠翼的机翼布局还真的不是现在的事,早在上世纪二战时期就有人琢磨了,甚至飞机出现后就开始构思,德国就有飞行的前掠翼飞机,因为后来技术跟不上发展需要,二战后就没人再搞了。上世纪八十年代左右美苏又开始了前掠翼飞机的研制,美国搞出了X29实验性的战斗机(1984年)并且成功试飞。俄罗斯也搞出了一款名为“金雕”的苏-47战斗机,都实现了首飞。后来又都把精力放在隐身战斗机的研发,前掠翼布局的战斗机也就没人在吭声了,至于是不是还在搞,他们不说,咱们也不便去问,估计是不搞了。
飞翼
飞翼布局的战斗机目前来说无人机是有了,有人的战斗机并没有出现,飞机布局的飞机主要是美国的B-2隐身轰炸机,诞生于上世纪80年代。飞翼布局的飞机特征是机身与机翼融为一体。优点是能够实现隐身特征,并且载重量大,外形构造简单。缺点比优点还多,操纵与控性能不是一般的差,而是太差了,不能进行激烈的机动。所以,战斗机上没有采用,无人机只所以能采用是因为,控制飞翼布局的战斗机超出了人能控制的范围,别看美国的B-2是有人驾驶,那也得四平八稳的飞行,不能像无人机那么闹腾,否则非掉下来不可。
梯形翼
梯形翼是技术进步的体现,主要特点是不再依靠后掠角来减少空气阻力,梯形翼机翼前缘后掠角并不大,整个机翼类似于平直翼布局。关于梯形翼布局的战斗机和后掠翼或者是三角翼优劣性的问题是有争议的,不管怎么说好用就可以了。总体而言,梯形翼布局的战斗机比较少,美国的F-18战斗机属于梯形翼,老一点的还有F-5、F-104等。 目前大多数的战斗机机翼结构都类似于梯形翼和三角翼之间。
除了上述机翼平面类型,还有一个不同点,就是机翼在战斗机上的安装布局形式;
上单翼布局
上单翼为就是机翼安装在飞机机体上面,等于是把飞机给吊起来了。优点是飞机稳定性能好,能够适应野战机场和恶劣环境下的使用。大型的军用运输机通常都采取这样的机翼布局。上单翼布局整个机翼好加工,结构强度高,受飞机机体的空气气流影响小,具备良好的翼身融合优势。
下单翼布局
下单翼的机翼在机身下面,过去的战斗机基本都是这样的布局,现在的民航客机也是这样的布局。优点是起降性能好,有利于起落架的布置,结构简单,下单翼阻力最大。
中单翼布局
现在的战斗机表面看多是中单翼布局,其实并不是传统意义上的中单翼而是采用了翼身融合设计,单纯的中单翼布局的战斗机基本没有了。
鸭翼布局
鸭翼也就是前翼,或者是前置翼,鸭翼其实就是把水平尾翼布置在了前面。不论是鸭翼还是尾翼都是以飞机重心为点起到上下机动的舵面作用。现在也有鸭翼和尾翼并存的三翼面布置的战斗机。鸭翼的优点是利用鸭翼所产生的涡流提高主翼的升力效率,提高失速攻角,能够有效弥补战斗机动力不足的问题。采用鸭翼的目的可以说是解决发动机推力不够用的一个妙招,缺点是操控性能复杂,需要技术支撑,所有战斗机中,鸭翼布局的战斗机最复杂,但最能提高发动机动力不足时的飞行速度。
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