探究战斗机机翼的多种造型

战斗机机翼的主要作用是产生升力、支撑飞机、提供稳定性和控制。机翼的类型取决于形状、位置和与飞机机身的连接方式。本文将介绍几种常见的战斗机机翼类型。

战斗机机翼按平面形状可分为矩形翼、梯形翼、三角翼、双三角翼、箭形翼、边条翼等；按在机身前后位置及作用可分为主机翼、尾翼（平尾和垂尾或倾斜尾翼）、前翼（又称鸭翼）；按主机翼与机身角度可分为前掠翼、后掠翼和可变后掠翼。现代飞机一般是单翼机，但历史上也有双翼、三翼和多翼机。单翼机按机翼与机身连接位置可分为下单翼、中单翼、上单翼和伞式上单翼。

尾翼

美国的F22采用V型双垂尾布局

尾翼是飞机后部用来起稳定和操纵作用的装置，分为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成，主要起方向安定和操纵的作用。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成，主要起纵向安定和俯仰操纵的作用。有一种特殊的V字形尾翼，既可以起垂直尾翼的作用，也可以起水平尾翼的作用。水平尾翼一般位于主机翼之后。有的飞机为了提高俯仰操纵效率，采用的是全动平尾，即平尾没有水平安定面，整个翼面均可偏转。没有水平尾翼的飞机称为无尾飞机，这种飞机的操纵由机翼后缘的活动翼面或发动机的推力矢量喷管控制。

鸭翼

采用鸭式布局的阵风战斗机

鸭式布局是适合超音速空战的气动布局，座舱两侧有两个小的后掠三角翼，后边是一个大的三角翼。例如中国的歼10、歼20以及欧洲的EF2000都采用了鸭式布局。早在二战前，前苏联就发现，将水平尾翼移到主翼之前的机头两侧，可以用较小的翼面达到同样的操纵效能，且前翼和机翼可以同时产生升力，而不像水平尾翼那样，平衡俯仰力矩多数情况下会产生负升力。鸭翼有两种，一种是不能操纵的，其功能是当飞机处在大迎角状态时加强机翼的前缘涡流，改善飞机大迎角状态的性能，也有利于飞机的短矩起降。目前真正具有可操纵鸭翼的战机有中国的歼10、欧洲的EF-2000、法国的“阵风”以及瑞典的JAS-39等。这些飞机的鸭翼除了用以产生涡流外，还用于改善跨音速过程中安定性骤降的问题，同时也可减少配平阻力、有利于超音速空战。在降落时，鸭翼还可偏转一个很大的负角，起到减速板的作用。

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。

后掠翼

后族翼是机翼各剖面沿展向后移的一种机翼类型，其外形特点是前缘和后缘均向后掠。后掠角的大小表示机翼后掠的程度。与平直机翼相比，后掠翼可增大机翼的临界马赫数，并减小超音速飞行时的阻力。这是因为后掠翼可使垂直于机翼前缘的气流速度分量低于飞行速度，从而只有在更高的飞行速度情况下才会出现激波，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。

变后掠翼

F14战斗机使用了可变后掠翼技术

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

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。