前掠翼

飞机机翼的发展历程，是不断创新、不断进步的历史。在历史进程中，有的机翼种类被淘汰了，如变后掠翼因结构复杂、重量增大，20世纪90年代新研制的飞机几乎都不采用这种机翼了。更多的机翼种类则互相融合、取长补短，衍生出更多的形式。

20世纪70年代以来，随着复合材料的发展，前掠翼才开始进入实用阶段，第一架前掠翼验证飞机X－29已于1984年10月在美国爱德华空军基地正式升空。俄罗斯苏霍伊设计局的一种前掠翼歼击机SU－37于1997年9月底首飞。

前掠翼与后掠翼刚好相反，机翼是向前掠的。目前采用前掠翼的飞机较少，只有一些高机动性战斗机上具备，如俄罗斯的SU－37“金雕”（图13）。前缘和后缘均向前伸展的机翼称为前掠翼。

图13　Su－37“金雕”

1997年9月25日，俄罗斯试飞了一架形状怪异的隐形战斗机——SU－37，其最大特点是机翼前掠。俄罗斯飞行员戏称，这是设计人员喝多了伏特加，把机翼装反了。其实这种前掠翼具有惊人的机动能力，但由于这种机翼对飞机的结构强度要求很高，技术难度大，一般很难掌握。目前，俄罗斯的SU－37与美国的F－22一同被列入世界最先进战斗机行列。

前掠翼不仅具有后掠翼提高临界马赫数、降低波阻的优点，还从根本上克服了翼尖失速的缺点。因此，前掠翼飞机具有升力特性好，升阻比高，大迎角时操纵性好，便于采用近距耦合鸭式布局等优点。但是前掠翼存在着气动弹性发散问题，使前掠翼技术多年没有得到发展。从理论上看，与后掠翼相比，前掠翼主要有四大优势：

（1）结构优势：前掠翼结构可以保障机翼与机身之间更好连接，并且合理地分配机翼和前起落架所承受的压力。这些优势用其他方法很难达到或者不可能达到，大大提高了飞机在机动时，尤其是在低速机动时的气动性能。此外，前掠翼的结构设计，还可使飞机的容积增大，为设置内部武器舱创造了条件，同时也大大提高了飞机的隐身性能。

（2）机动优势：前掠翼技术可使飞机在亚音速飞行时具有非常好的气动性能，从而大大提高在仰角状态下的机动性。若前掠翼布局与推力矢量控制系统综合使用，还可使飞机在空战中更具优势，近距空战机动能力将成倍提高。

（3）起降优势：与相同翼面积的后掠翼飞机相比，前掠翼飞机的升力更大，载重量增加30％，因而可缩小飞机机翼，降低飞机的迎面阻力和飞机结构重量；减少飞机配平阻力，加大飞机的亚音速航程；改善飞机低速操纵性能，缩短起飞着陆滑跑距离。据美国专家计算，F－16战斗机若使用前掠翼结构，可提高转弯角速度14％，提高作战半径34％，并将起飞着陆距离缩短35％。

（4）可控优势：使用前掠翼结构可以提高飞机低速度飞行时的可控性，并能在所有飞行状态下提高空气动力效能，降低失速速度，保证飞机不易失速，从而使飞机的安全可靠性大大提高。前掠机翼存在的问题是气动弹性发散。当迎角增大、升力增大时，机翼产生的扭转变形使前缘提高、后缘降低，机翼相对气流的迎角增大，从而机翼升力和扭转变形继续增大，这种不稳定性称为气动弹性发散现象。前掠角越大，气动弹性发散现象越严重。为了消除气动发散现象，必须增加机翼结构刚度，但加强结构刚度，会使飞机重量大大增加，从而抵消了前掠翼的优越性。