飞机机翼发展史,变形的机翼

近日,据美CNN报道,美国国家航空航天中心(NASA)牵头的团队正研制一种新型机翼,可以在飞行中根据需要随时变形。这一新的变化,可能彻底颠覆现有的飞机设计理念,也预示着未来飞机机翼的发展方向。


下一代机翼可随时变形的飞机

1903年,世界上第一架飞机诞生,到今年已经有116年的时间了。在这100多年的时间里,飞机机翼是如何演化的呢?

飞机机翼大体经过四个演化阶段:

矩形机翼时期 即机翼成矩形,与机身是垂直的。确切地说,1948年以前的飞机机翼基本上都是这种形状,因为在使用活塞式发动机和喷气式发动机的早期,飞机的速度不会突破音速,也就是说不存在“音障”的问题,所以此时的矩形机翼基本能满足飞机的正常飞机。

后掠翼、三角形、梯形时期 后掠翼机翼与机身不再垂直,而是有一个向后倾斜的角度。当飞机换装喷气式发动机以后,速度激增,超过音速,机翼产生激波,使飞机的阻力急剧增加到10倍或几十倍以上,那么普通的矩形机翼就会产生巨大的阻力,而影响飞机速度,甚至导致机身解体。人们为了解决这一难题,发明了后掠翼机翼,使难题迎刃而解。美国的F-86、前苏联的米格-15都是典型的后掠翼飞机。


F-86


米格-15

此时运用三角形、梯形设计的机翼也可以和后掠翼的设计媲美。美国的高空高速侦察机SR-71就是三角形机翼。


SR-71

可变后掠翼时期 人们在使用后掠翼飞机的过程中,又遇到很多问题。比如,升力不够大、费油多等问题。为了改善此种类型机翼飞机的性能,于是试验了可变后掠翼飞机,较好地解决了这些问题。典型的可变后掠翼飞机有美国的F-14战斗机、B-1战略轰炸机和原苏联的苏-20、苏-24、图-22M等。


F-14


B-1B


苏-24

矢量发动机技术时期 可变后掠翼在高低空,高低速之间有广泛的适应性,但由于其机翼部分的结构复杂,在一定程度上增加了战机的重量,减小了负载,加大了维护保养的难度,飞机的事故率也居高不下。到上世纪90年代后,由于飞机发动机的性能的不断提高,人们也逐渐放弃了可变后掠翼的机翼设计。后来出现的F-18,F-22和苏-27等一系列战机中,就废弃了这种设计。


F-22

下一个阶段,随着新材料技术、新的飞控系统的出现及仿生生物技术的发展,将出现可随时“变形”的机翼,使未来的战机能在任何大气条件下,执行任何任务。

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