带你了解各种飞机的气动布局

飞机的气动布局是指各翼面（主翼、尾翼等）等主要部件在飞机上的位置安排。不同的气动布局对飞机的飞行性能、稳定性和操纵性有重要影响，因此，根据不同的飞行任务，将会选择不同的气动布局形式。

自从莱特兄弟发明第一架飞机以来，飞机设计师们对飞机的气动布局进行了大量的探索，主要分为常规布局、无尾布局、鸭式布局、三翼面布局和飞翼布局等。每一种布局形式都有其各自的特性及优缺点。

1． 常规布局

常规布局由主翼、水平尾翼和垂直尾翼组成，并且尾翼置于主翼之后进行纵向和航向增稳和操纵控制，各部件分工明确，是航空发展史上最早广泛使用的布局。这种布局的理论研究完善，相比其他布局形式，各项性能比较均衡，所以在军用飞机和民用飞机中都是较为主流的气动布局。

为了进一步提升飞机的性能，设计师们对飞机的各主要部件进行了更为细致的研究。包括飞机起降时使用增升装置来获得低速时所需的升力；增加机翼的后掠角，推迟激波的产生，减小超声速飞行时的阻力；使用边条翼改善飞机大迎角状态的升力，提高飞机大过载机动飞行的能力。

2． 无尾布局

无尾布局通常是指无水平尾翼，用副翼来代替平尾的作用，飞机的纵向操纵和配平由机翼后缘的升降舵来实现。相比于常规布局形式，无尾布局因省去了平尾而减小了飞机的重量和阻力，使全机的质量更合理地沿机翼翼展分布，跨、超声速零升阻力很小，高速气动力特性好，有利于飞机的操纵性和稳定性。但由于没有水平尾翼，其低速机动性能和起降性能较差，操纵性和稳定性也由于只能依靠控制主翼调节而受到影响，故这种布局型式对控制系统的要求较高，需要采用有别于常规布局的操控方式进行飞行控制。

3． 鸭式布局

鸭式布局是在无尾布局的基础上，将水平尾翼布置在主翼之前，飞起时状似鸭子的的布局形式。采用鸭式布局的飞机的前翼被称为“鸭翼”。战斗机的鸭翼分为可操纵与不可操纵。对于不能操纵的鸭翼，其主要作用是在飞机大迎角飞行时，加强主翼的前缘涡流，改善飞机的大迎角气动性能，有利于飞机实现短距离起降。对于可操纵的鸭翼，还可以改善飞机在跨声速过程中稳定性骤降的问题。飞机降落时还可以偏转鸭翼，起到减速板的作用。

4． 三翼面布局

三翼面布局是指在常规布局的飞机机翼前加上鸭翼组成的布局形式，这种布局的飞机同时具有主翼、平尾以及鸭翼三个翼面，三个翼面可以更好的分配载重，减轻机翼上的载荷和结构重量，在保持近距鸭翼脱体涡对机翼有利干扰下，同时操纵三翼面提高了操纵的精度与效率，减小了配平阻力，改善了大迎角特性，在大迎角时增加了最大升力，提供足够的低头恢复力矩。但同时会增大空气阻力和结构重量，降低升阻比，需要设计更加复杂的控制系统，生产制造成本增大。

5．飞翼布局

飞翼布局是指机翼与机身融合成一个完整的升力面，取消了平尾和垂尾，机身主要部分隐藏在厚机翼内的布局形式。这种布局形式由于整体都是升力面，其空气阻力最小，气动效率最高，升阻比非常大，有很高的巡航效率，并且由于取消了尾翼，翼身融合设计，其外凸结构很少，雷达反射面积小，飞机的隐身特性优异，结构重量较轻，适合于机翼机身的一体化设计。但也正是由于无尾，其操纵性能较弱。

随着航空航天技术的提高，飞行器的研究向大空域、宽速域和可重复使用方向发展。传统的飞行器气动布局不再适用于新的飞行任务要求，因此，翼身组合体、翼身融合体、乘波体等新的气动布局形式受到越来越多的关注。相信随着科技的不断进步，未来将会有更多气动特性优良的布局形式被设计出来，飞机将向着更高、更快、更远的目标不断前行。（文／周嘉明 图／周嘉明）