星辰月
小cool 龍!快來評評理!
等會兒,等我換上法官的衣服。
討厭!你瞧,我們班要舉行紙飛機比賽,我說紙飛機的翅膀越大飛得越久,可同學(xué)說翅膀越小飛得越久。你說,誰說得對?
紙飛機我不知道,真飛機我倒是可以說道說道。
青銅級 慢慢悠悠雙層翼
翻開飛機的歷史,我們不難發(fā)現(xiàn),萊特兄弟發(fā)明的第一架有動力的飛機——飛行者一號,就是一架擁有雙層翼的飛機。之所以選擇這樣奇怪的造型,是因為飛行者一號的速度不夠,只能通過添加機翼的方式來獲得足夠的升力。增加一副機翼,能提升大約20% 的升力呢。因此,后來甚至出現(xiàn)了擁有三層機翼的飛機。
白銀級 撞“墻”尖兵平直翼
隨著發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展,飛機的速度越來越快。升力足夠,多出來的機翼就成了累贅,因此在二戰(zhàn)時期,只擁有一層平直翼的飛機就占領(lǐng)了天空,將雙層翼飛機打入了博物館和表演場。
但平直翼也有致命的缺點。如果飛行速度過快,接近高亞音速(0.8 倍音速)的時候,機翼受到的飛行阻力就會突然增大,飛機就像撞到了一堵空氣墻一樣,要么失去動力,要么直接解體——叭嚓!
飛機撞上空氣墻,遇到的問題其實類似于我們在水中行走。
不用雙手劃水,我們僅靠雙腿在水中前行,會看到水自然地從我們身前退向兩邊。如果水退向兩邊的速度跟不上我們前進的速度,就會在我們的身前堆積、擠壓,從而形成阻力,讓我們難以前行。
當飛機的速度接近音速時,空氣就會在飛機前方被壓縮,最終形成難以逾越的空氣墻。這堵“墻”被稱為“音障”。
黃金級 直沖云霄后掠翼
人們一度以為,飛機前面的音障是不可逾越的,因此飛機只能亞音速飛行,直到后掠翼的出現(xiàn)才打破了這個“魔咒”。那么,為什么后掠翼飛機能突破音障呢?
當飛機在高速飛行時,空氣相對飛機也在高速后退。對于平直翼飛機來說,空氣通過機翼的速度會比通過其他部位快,也就是說,機翼會更早地撞上音障;就算機翼突破了音障,其他部位又會相繼撞上去。突破音障就成了一個艱難的過程,對飛機的強度和結(jié)構(gòu)都是巨大的考驗。
而機翼向后伸展,會讓空氣通過機翼的速度變慢,最終撞上音障的就成了整架飛機。這時如果發(fā)動機給力,機身強度足夠,飛機就能一鼓作氣撞開“空氣墻”,成功突破音障!
飛機撞開空氣墻之后,就能以更快的速度飛行,我們稱為“超音速”。那么,這個時候,空氣墻去哪兒了?空氣墻還是存在的,只不過它形成的速度已經(jīng)趕不上飛機飛行的速度了,所以無法給飛機帶來阻力。
鉑金級 生不逢時前掠翼
但是,后掠翼也不是完美的。由于翼尖朝后,空氣會順著機翼在翼尖堆積,造成機翼失去平衡。嚴重的話,飛機就會在空中不由自主地左右搖擺,甚至翻滾,進而失去控制。那么,如果翼尖朝前呢?前掠翼就此誕生。
翼尖朝前,不但有效地解決了氣流在翼尖堆積的問題,而且能讓飛機在飛行時更加靈活機動。但是,如此一來,翼尖受到的升力會變大,就像有一只無形的手在往上抬翼尖一般。除非使用強度高、價格貴的復(fù)合材料,否則,一般材質(zhì)的機翼,終究會因為承受不住這股力量而折斷。也正因為如此,前掠翼飛機至今也只是停留在驗證階段,無法在藍天縱橫馳騁。如果材質(zhì)的問題解決了,前掠翼飛機或許就能迎來新生。
鉆石級 飛行專家三角翼
有沒有一種機翼能真正解決后掠翼的問題呢?別說,還真有!那就是三角翼。
三角翼,也就是呈三角形的機翼。它形似后掠翼,但與機身的連接更多,因此強度更大、更穩(wěn)定,能夠?qū)乖陲w行過程中產(chǎn)生的各種氣流狀況。三角翼一出,立馬大受歡迎,如今的超音速戰(zhàn)斗機,基本上都選擇了三角翼。
那么,三角翼就沒有缺點嗎?當然也有。三角翼強于飛行,但弱于起降。三角翼面積大,需要的升力更大,因此飛機需要滑跑更長的距離才能起飛;同樣的,降落時速度不能太慢,否則升力不夠,飛機容易一頭栽到地上。當然,對于戰(zhàn)斗機來說,解決飛行時的問題才是最重要的。
王者級 集眾所長變后掠翼
后掠翼飛行不夠穩(wěn)定,三角翼起降有隱患,于是,有人想到了將這兩種機翼結(jié)合,取長補短,這就是變后掠翼。
變后掠翼,就是在起降或亞音速巡航時,機翼張開,呈后掠翼狀態(tài),以滿足低速起降或巡航的要求;超音速飛行時,機翼向后折疊,變成三角翼狀態(tài),從而讓飛機更加穩(wěn)定高速地飛行。但是,這種機翼對飛機的設(shè)計要求極高,特別是要在飛行過程中改變機翼形態(tài),可不是一件容易的事情,因此,使用這種機翼的飛機依然是鳳毛麟角。
不同的機翼,不同的用途
機翼的變化,既是一個不斷發(fā)展的過程,又是一個各自發(fā)光發(fā)熱的過程。不同的機翼,根據(jù)自身的特點,在不同的場合扮演著主角。
雙層翼
適用于速度慢,需要超低空飛行的飛機,如農(nóng)藥噴灑機。
平直翼
適用于強調(diào)高空、低速飛行的飛機,如高空偵察機、預(yù)警機等;或強調(diào)低空、超低空突擊能力的飛機,如強擊機。平直翼的平面形狀包括矩形、梯形或半橢圓形等,有時候也會略微后掠,但后掠的角度不會大于20 度。
后掠翼
適用于強調(diào)飛行安全和起降安全,不需要超高速飛行的飛機,如客機。
三角翼
適用于強調(diào)飛行速度和空中機動能力的飛機,如殲擊機。
變后掠翼
適用于兼顧短途低速起降和高速飛行的飛機,如艦載戰(zhàn)斗機;或既需要超高速來突破敵軍防線,又需要低速巡航攻擊預(yù)定目標的飛機,如戰(zhàn)略轟炸機。