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 天高任鸟飞:航空航天卷
1.3.2.14 后掠翼

后掠翼

第二次世界大战后期,德国、英国、美国相续进行了喷气式飞机试飞,宣告了开始进入喷气式时代。喷气式飞机的飞行速度随着技术成熟而迅速提高,当飞机接近音速时,如同碰到一堵墙壁,速度急剧下降,机身剧烈抖动,飞机仿佛脱缰的野马一样无法控制,这就是音障。

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图12 F-14的变后掠翼

为了突破“音障”,许多国家在研制新型机翼。德国人首先发现,把机翼做成向后掠的形式,像燕子的翅膀一样,可以延迟“激波”的产生,缓和飞机接近音速时的不稳定现象,这就是所谓的后掠翼技术。1/4弦线处后掠角大于25度的机翼叫做后掠翼(图12)。由于这种机翼前缘后掠,因此可以延缓激波的生成,适合于高亚音速飞行。1947年10月14日,B-29将试验机X-1送上7600米高空,美国试飞员耶格尔驾驶着试验机X-1在强烈的震颤中成功超越了音速,开启了超音速时代的大门。

音障的突破导致众多超音速飞机诞生,打破了平直翼独领风骚的局面。超音速飞机的翅膀形状与燕子的翅膀如出一辙,人们称之为后掠机翼,能有效地缓和飞机接近音速时的不稳定现象。后掠机翼成为超音速飞机重要的外观标志。

有得就有失,后掠翼技术虽然可以使飞机飞行速度有显著提高,却以牺牲部分升力为代价,这使得飞机起降时需要更长的跑道,这对飞机的起飞、着陆和巡航都产生了不利的影响。于是一种可以根据飞行速度大小来改变后掠角、快慢兼顾的折中方案出现了,它就是可变后掠翼。可变后掠翼飞机在起降和巡航时,机翼处于平直位置,为快速起飞提供足够升力;高速飞行时,机翼变为后斜式,减少飞行阻力。1948年,美国首先把后掠翼应用在F-86战斗机上。前苏联在20世纪40年代末期,也研制出带后掠翼的歼击机米格-15。进入20世纪50年代,世界上超音速飞机的翅膀几乎全都是后掠翼的。

随着喷气式飞机的出现,为了为减小波阻,提高飞行速度,适应高速飞行,在后掠翼出现后,又相继出现了前掠翼、三角翼、S形前缘翼、双三角翼等,并获得广泛应用。机翼的演变让人们慢慢探索着飞行的无穷奥妙。