【簡介：】本篇文章給大家談談《固定翼飛機飛控》對應的知識點，希望對各位有所幫助。本文目錄一覽：
1、F117隱形戰(zhàn)機


2、殲20機體較大的原因是什么？會不會機動性不足？


3、殲-10飛機與

本篇文章給大家談談《固定翼飛機飛控》對應的知識點，希望對各位有所幫助。

本文目錄一覽：

• 1、F117隱形戰(zhàn)機
• 2、殲20機體較大的原因是什么？會不會機動性不足？
• 3、殲-10飛機與蘇-27飛機有什么區(qū)別?
• 4、現(xiàn)代大飛機之翼：超臨界機翼成標配
• 5、空軍之翼

F117隱形戰(zhàn)機

F-117A是美國前洛克希德公司研制的隱身攻擊機。是世界上第一種可正式作戰(zhàn)的隱身戰(zhàn)斗機。設計始于70年代未，1981年6月15日試飛成功，次年8月23日開始向美國空軍交付，共向空軍交付59架。F-117A服役后一直處于保密之中，直到1988年11月10日，空軍才首次公布了該機的照片，1989年4月F-117A在內華達州的內利斯空軍基地公開面世。F-117A自裝備部隊以來參加了入侵巴拿馬、海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭等多次實戰(zhàn)行動，戰(zhàn)果顯著。2008年退出現(xiàn)役。

機長20.08米，機高3.78米，翼展13.20米，機翼面積84.8平方米，展弦比2.05。

空重13381千克，內部武器載荷2268千克，最大起飛重量23814千克。

最大平飛速度1040千米/小時，最大正常使用速度MO.9，作戰(zhàn)半徑（無空中加油，帶2268千克武器）1056千米，限制過載+6g。

【機組人員】：1人。

【單機造價】：1.33億美元。

【武器配備】：AGM-65“小?！笨諏Φ貙棥GM-88“哈姆”反輻射導彈、GBU-10炸彈、GBU-27激光制導炸彈、BLU-109B激光制導炸彈、B61自由落體核炸彈。

殲20機體較大的原因是什么？會不會機動性不足？

看到軍武數(shù)據(jù)庫說J20機體較大是因為技術水平低的原因，所以就特此來強答一波。

圖為J8的三視圖

確實J8是米格21的放大版，但是卻是設計非常失敗，并不是說機身細長就一定會低阻力，而J8恰恰就是最好的反例。這就得從三角翼的特性說起，三角翼雖然升力低，但是有一個突出的優(yōu)點：阻力和重量隨機翼面積增加的幅度遠小于其它類型機翼。阻力低允許更大的翼型厚度，結合翼根弦長大的特性，使三角翼與機身的結構連接面擁有出眾的高度和長度。加上三角翼抗彎扭能力特別好，優(yōu)良的強度和剛度特性使其很容易做到大翼內容積而且特別輕巧堅固。

這個優(yōu)點決定了三角翼飛機的一個重要優(yōu)化方向：盡可能的加大翼根弦長與機身長度之比，形成大機翼小機身的設計。這一方面加大機翼面積，減低了翼載荷，對于盤旋能力的提升至關重要；另一方面大翼內容積減小了機身油箱在燃油分布中的比例，可以使機身截面積做的更小。后者能有效的減小機身的浸潤面積，使飛機的零升（不產(chǎn)生升力的）阻力大幅降低，對于各方面性能都提升顯著。

圖：幻影2000

達索的幻影系列就是利用三角翼這個優(yōu)點極端化從產(chǎn)物，在發(fā)動機推力低而且體積相當大的情況下，獲得了對二代機來說非常優(yōu)異的盤旋滾轉性能和良好的高速、航程能力。

而J8卻完全背道而馳，大家應該知道，在超音速飛行的時候，激波被甩在飛機的后面，所以阻力后移，一味的拉長機身，結果就是進一步惡化了飛機的面積律分布。

J20與J16的比較，J20比J16短一些，也就是20米左右，說J20長是因為發(fā)動機不給力，不是在搞笑嗎?

空軍之翼網(wǎng)站掛掉真是一件悲傷的事情，如果它還在就能找到F22原型機與量產(chǎn)機的區(qū)別的圖，簡單來說F22是一個很悲劇的事情，因為美國的航空工業(yè)特別強大，所以美國總是能夠領先其他國家一大截搞出新時代的戰(zhàn)斗機，F(xiàn)15作為三代機就是美國特別強大的航空實力的證明，但是其缺乏三代機的典型氣動設計。同樣的道理，F(xiàn)22出現(xiàn)的太早，所以當時還有一些上一代的錯誤思想，比如說過度強調控制成本，實際上這沒錯，錯就錯在控制成本的方向在于控制機體的尺寸上。

然而事實在于現(xiàn)代戰(zhàn)斗機機體本身已經(jīng)不值錢（只占飛機價格的三分之一），最貴的飛控軟件等軟件上，所以嚴格控制機體的結果就是F22的機體空間非常緊張，不到19米的長度卻有19噸的空重，彈倉異常緊張，而且為了控制重量，所以在很多子系統(tǒng)上都要求盡可能的小與輕。

其中供氧系統(tǒng)就因為如此而出問題，造成大面積的停飛，而之后就是環(huán)控出問題，而且紅外光電系統(tǒng)，就直接不安裝了。

J20只是看上去大而已，如前所說，因為三角翼的特性，所以J20其實結構重量不會比F22重多少（實際上F22的蝶形翼也是三角翼的變形），中國發(fā)動機是比較差，所以才會盡可能的發(fā)揮氣動設計的后發(fā)優(yōu)勢。

有網(wǎng)友根據(jù)照片同比例計算后，得出F22的機翼面積是78平米（與美國公布的數(shù)字差不多），J20不到70平米，這也就是為什么說J20其實并不大。

J20確實比F22長，而之所以如此在于現(xiàn)代空戰(zhàn)體系的進步，正如奧運會所謂的更高更快更強，空戰(zhàn)實際上也是這么一個思路，而F22的ATF計劃則誕生于80年代，那個時候三代機的中空中速高機動理論方興未艾，所以ATF計劃雖然有所謂的4S標準，但是總的來說還是非常強調有強大亞音速機動性能，而結果就是更加注重超音速機動性的YF23失敗，F(xiàn)22的設計則更加注重亞音速機動性（當然其超音速機動性也遠在三代機之上）。

而J20的氣動設計無疑更加注重超音速的機動性能，其纖細的機身，在超音速以后能夠獲得更好的升阻比，有人計算大概能夠達到5.5，而F22則是5.0，F(xiàn)15則只有2.5，而且采用宋老前輩的鴨翼邊條翼升力體布局，整個J20超音速機動性在沒有矢量發(fā)動機的情況下仍然有比F22更好的超音速機動性能。

所以有人會說J20憑借AL31都能實現(xiàn)準超巡，恰恰就是其氣動設計非常優(yōu)秀的原因，同時也是設計團隊準確的把握了未來空戰(zhàn)是超音速空戰(zhàn)的特點，這使得J20對F22彎道超車的機會。

雖然發(fā)動機確實是J20的短板，但是設計團隊的氣動設計無疑是非常先進且成功的。

殲-10飛機與蘇-27飛機有什么區(qū)別?

一種是中國的，一種是俄羅斯的。

附資料：

殲-10：

研制國家：中國，名稱：[暫缺]

一、概述：

殲-10的項目驗證研究從20世紀80年代開始，當時由成都飛機公司和第811飛機設計所基于流產(chǎn)的殲-9型戰(zhàn)斗機進行設計。原殲-9項目是為設計一種速度達到2.5馬赫帶鴨翼的三角翼空防型戰(zhàn)斗機，其作戰(zhàn)目標是原蘇聯(lián)的Mig-29和Su-27。最初的計劃要求，后來發(fā)生了重大變化，于是1988年重新將這款新型戰(zhàn)斗機的設計定位在一種采用新技術的中型多用途戰(zhàn)斗機上，以替換中國空軍龐大的殲-6、殲-7和強-5機隊，并有效應對當時同類型的西方戰(zhàn)斗機。

殲-10的首架原型機可能于1996年中期就首飛了，而中國官方報道的首飛日期是1998年3月23日。但實際上，在后一個日子上天的是經(jīng)過重大改進的3號原型機。為向項目發(fā)展提供樣機，共生產(chǎn)了五架供飛行測試的原型機（機號1003-1007）和兩架地面測試平臺（機號1008-1009）。兩架預生產(chǎn)型殲-10中的首架于2002年6月28日首飛成功。

從2003年2月開始，至少七架（機號1010-1016），也可能是10架預生產(chǎn)型殲-10（可能沒有裝備雷達）陸續(xù)提供給了中國空軍。其中的幾架目前正由中國空軍的作戰(zhàn)部隊進行作戰(zhàn)測試和評估，而其余的幾架則留在位于陜西閻良的中國空軍試飛訓練中心用于最后的項目發(fā)展階段。

據(jù)報道，殲-10的飛行測試于2003年12月全面完成，并獲得了生產(chǎn)許可證。首批50架殲-10A可能已經(jīng)開始生產(chǎn)。首個裝備殲-10的戰(zhàn)斗機團于2005年底形成初始作戰(zhàn)能力。估計中國將生產(chǎn)至少300架殲-10，但這一數(shù)量仍只能是其空軍裝備的數(shù)千架殲-6、殲-7和強-5中的一小部分。據(jù)稱，成都飛機工業(yè)集團公司的殲-10月產(chǎn)量為兩架。

作為單座殲-10A基本型的補充，一種雙座的改型（殲-10B）也于2003年12月進行了首飛。改進機加長了機身，以容納后座艙和增大機內油箱的載油能力。改型機的外觀特征表明該機并不是教練機，而是意在發(fā)展一種新的打擊型戰(zhàn)斗機，或者是殲-10的電子戰(zhàn)和防空壓制型號。

殲-10 采用大三角翼加鴨翼布局，并應用了翼身融合技術，采用的活動翼面技術：外翼前緣為機動襟翼，固定內翼在全動鴨翼的配合下產(chǎn)生絕佳的氣動性能。常規(guī)飛機的水平尾翼位置被三角翼后緣的四塊活動副翼所占據(jù)。翼尖部分沒有設置用于輕型空空導彈的掛架。

殲-10為放寬靜穩(wěn)度設計，并采用四余度線傳飛行控制系統(tǒng)。這是中國戰(zhàn)斗機首次采用這種當前最先進的飛行控制系統(tǒng)。中國空軍使用一架經(jīng)過特殊改制的殲-8II技術驗證機測試經(jīng)過重新設計的線傳飛控系統(tǒng)，這顯示出殲-10的線傳飛控系統(tǒng)應是中國自主研發(fā)的產(chǎn)物。

二、性能指標

尺寸數(shù)據(jù)：翼展 8.78米，機長 14.57米，機高 4.78米。

重量數(shù)據(jù)：最大起飛重量 19277千克。

性能數(shù)據(jù)：最大平飛速度 2320千米/時。

武器裝備：一門 23毫米機炮，11個外掛點，最大載彈量 5500千克。

動力裝置：一臺AL-31FN渦扇發(fā)動機，推力 77千牛，加力推力 122.6千牛。

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Su-27：

研制國家：俄羅斯（前蘇聯(lián)），名稱：側衛(wèi)（Flanker）

一、概述：

Su-27于六十年代末由前蘇聯(lián)蘇霍伊設計局設計的一種單座雙發(fā)全天侯重型制空戰(zhàn)斗機。當時，美國受前蘇聯(lián)全天候改進型Mig-21D、Mig-25原型機和Mig-23原型機首飛成功的影響，從1965年開始相繼提出了F-15“鷹”型戰(zhàn)斗機計劃和F-16“戰(zhàn)隼”輕型戰(zhàn)斗機計劃作為美國空軍未來的新主力戰(zhàn)斗機，并形成“高低搭配”的概念。而與YF-16競爭輕型戰(zhàn)斗機計劃失敗而落選的YF-17則被美國海軍看中成為其主力艦載機F/A-18“大黃蜂”。蘇聯(lián)人當然不甘落后，作為回應，于1969年開始進行有針對性的未來前線戰(zhàn)斗機招標，其主要目標就是要超越F-15，所以這個計劃也簡稱為“反F-15”（Anti-F-15）。

參與競標的有雅克福列夫設計局Yak-45、米高揚設計局的Mig-29以及蘇霍伊設計局的T-10（Su-27的原型機，為蘇霍伊設計局內部編號，T即Triangular代表三角翼布局，10代表蘇霍伊設計局的第十種三角翼飛機）。經(jīng)過一番激烈競爭后，當局決定發(fā)展較輕的Mig-29以對抗F-16、發(fā)展重型的Su-27以對抗F-15。

當時前蘇聯(lián)在先進材料技術（尤其是鈦金屬）方面和在電傳操縱系統(tǒng)方面（已在蘇霍伊T-4上試驗成功）具有一定優(yōu)勢，這對后來Su-27的發(fā)展起了很大作用。不過據(jù)傳，總設計師帕維爾．奧．蘇霍伊認為靠那時候蘇聯(lián)的科技水平尤其是航空電子方面，要造出比F-15好的飛機幾乎是不可能的。但到后來前蘇聯(lián)科技人員忘我的工作熱情與輝煌的成果使他對自己的項目充滿了信心。只可惜他自己沒能等到Su-27上天的那一刻，蘇霍伊于1975年9月15日與世長辭。在這之后由西蒙諾夫擔任總設計師之職。

當原型機在1980年首飛后一直受機體與設備超重情況困擾。在1979年11月發(fā)生敘利亞6架Mig-23與2架以色列的F-15A對抗事件，結果是米格機大敗。空戰(zhàn)過程分析出來后讓蘇聯(lián)大為吃驚，F(xiàn)-15的空戰(zhàn)性能遠超過原來估計。Su-27原型機設計能力完全沒有壓制F-15能力。受軍方對提高Su-27性能要求的刺激，總設計師西蒙諾夫提出改變飛機橫截面積，改變氣動布局等一系列改進方案。并且在改進方案中巧妙的利用發(fā)動機短艙使其成為主支撐的側面支撐點。為了能提高結構強度，降低重量，大量采用了鈦合金設計。這一系列改變按照總設計師的說法是：除了輪胎、主起落架支肋和優(yōu)秀的K36彈射座椅外，全部部件均要重新設計與制造。

這樣一來導致了許多單位與權威人士反對?？傇O計師抱著必須設計出世界最優(yōu)秀戰(zhàn)斗機理想，找到了非官方戰(zhàn)斗研究機構：西伯利亞研究院氣動專家卡沙夫斯基諾夫幫忙，卡沙夫斯基諾夫更成為日后Su-27氣動外形的創(chuàng)始人。

改進工作與原型機試飛工作是同時進行的。當T-10-1試飛成功時（Su-27系列的第一架原型機），全新改型機也開始組裝。雖然T-10-1與Su-27外表近似，但是T-10-1是傳統(tǒng)布局，Su-27是隨控布局，兩者機動性能天差地別。1981年進行了飛行試驗，由于改動太大，原來準備批量生產(chǎn)的設備均無法用于現(xiàn)在的改型飛機，一直等到1982年初，在共青城才結束了結構加強型的Su-27批量裝配準備工作。而Mig-29已經(jīng)于1983年開始交付部隊使用。在各種壓力下，Su-27面臨可能流產(chǎn)的境地。

西蒙諾夫在仔細研究Mig-29與F-15后得出結論：Mig-29并沒有全面超過F-15。所以認為Su-27還是有希望的。軍方內的狂熱支持者也對Su-27繼續(xù)投產(chǎn)起了很大的幫助作用。他們的目標非常簡單明確：蘇聯(lián)必須擁有超過F-15的第一流戰(zhàn)斗機。

在蘇聯(lián)復合材料工藝缺乏情況下，Su-27采用了大量鈦合金結構解決飛機應力問題。為了能解決鈦合金大型構件與薄壁構件焊接問題，專門設計了車間進行制造。全新原理下制造的雷達與電子設備也給工廠調試帶來困難。

1982年5月31日，第一架采用全新氣動設計的17號原型機試飛。試飛后期發(fā)生事故，由于鈦合金焊接問題，機翼散架。直到1987年完成嚴格測試的軍用型Su-27才交付軍隊使用。

與此同時，還沒有等Su-27完成測試，Su-27雙座教練機也于1984年完成設計與制造。1985年完成測試投入生產(chǎn)的就是Su-27UB。在這些工作進行中的時候，Su-27加裝前三角翼的工作也在展開，航母用的Su-27K（Su-33）系列也在積極進行研制。這個決定在日后被證明是個非常有戰(zhàn)略眼光的決定。

Su-27在研制中突出了飛機的機動性與武器的下射能力，采用了高推重比、低翼載設計。航程遠，與預警機配合能有效地對低空目標進行遠距截擊，能進行超視距空戰(zhàn)，同時兼有地地攻擊能力。中國于90年代曾購買了一定數(shù)量的Su-27戰(zhàn)斗機，并引進技術生產(chǎn)了殲-11戰(zhàn)斗機。

隨著世界各國武器裝備更新步伐加快，俄軍現(xiàn)役的Su-27戰(zhàn)斗機日趨落伍，而一些諸如Su-30等新機型優(yōu)先用于出口來贏利，俄軍飛行員中普遍抱怨認為，俄軍工企業(yè)只知道將新型航空發(fā)動機出售給印度等國外用戶贏利，而對俄軍現(xiàn)役戰(zhàn)機缺乏升級、平時訓練飛行存在空中解體安全隱患不聞不問。隨著近來連續(xù)幾年俄羅斯經(jīng)濟狀況逐漸好轉，開始有力量升級和新購武器裝備給日趨落伍的俄軍。俄羅斯軍方官員2003年12月26日宣布，作為俄軍1991年前蘇聯(lián)解體后最大規(guī)模軍事現(xiàn)代化計劃的一部分，俄空軍將給其現(xiàn)役噴氣式戰(zhàn)機換上新型發(fā)動機和電子設備，來整體提升空軍的戰(zhàn)斗力，升級俄軍Su-27戰(zhàn)機群的工作在2005年全部結束，而升級后的Su-27SM戰(zhàn)機性能將超過向中國和印度出口的Su-30MKK和Su-30MKI戰(zhàn)斗機。

新升級的Su-27SM戰(zhàn)機在多方面作了改進，幾乎成了一架新飛機，將原先的模擬式測距儀改成了新型的計算機測距儀，并裝備了由衛(wèi)星定位的導航系統(tǒng)，以及更精密的武器火控系統(tǒng)，強化機身能攜帶更多的武器負載，安裝改良N001雷達，玻璃化駕駛座艙煥然一新，安裝三個彩色多功能顯示器和改良航空電子設備。首批5架試驗飛機已經(jīng)在2003年12月26日換裝完成。

發(fā)動機將全部更換，將更換成莫斯科“禮炮”機器制造廠改進型AL-31 FM1發(fā)動機，推力將達到145千牛，新發(fā)動機安裝在Su-27SM飛機上在2004年3月完成首次測試飛行，這將極大地提高了作戰(zhàn)飛機的動力裝備。

Su-27飛機是一個整個系列產(chǎn)品的先驅，包括Su-27UB雙座教練機、Su-33艦載戰(zhàn)斗機、Su-30雙座遠程戰(zhàn)斗機、Su-35“超級側衛(wèi)”戰(zhàn)斗機、Su-32FN雙座多用途戰(zhàn)斗/偵察機、Su-34并排雙座超遠程戰(zhàn)斗/轟炸機和Su-37先進多任務戰(zhàn)斗機。

Su-27全系列機型：（Su-27K后更名為Su-33）

Su-27（設計局號T-10S）：共青城廠為空軍制造的基本空優(yōu)型

Su-27IB（設計局號T-10V）：Su-34的原型機，由新西伯利亞廠制造

Su-27K（設計局號T-10K）：Su-34的電子戰(zhàn)派生型

Su-27KM：配備Su-35武器系統(tǒng)的Su-33，由共青城廠制造

Su-27KPP：Su-33的電子戰(zhàn)型

Su-27KRTS：Su-33的偵察型

Su-27KU：并列式座艙教練機

Su-27KUB（設計局號T-10KUB）：由共青城廠制造的并列式座艦載機

Su-27M（設計局號T-10M）：Su-35的原型機

Su-27P：共青城廠為防空軍制造的基本生產(chǎn)型 （就是常說的Su-27S）

Su-27PD：加裝空中加油裝置的Su-27P

Su-27PU（設計局號T-10PU）：Su-30的原型機

Su-27R：Su-34的偵察型

Su-27SK（設計局號T-10SK）：共青城廠制造的Su-27出口型

Su-27SMK：由Su-27SK改良的多功能出口型

Su-27UB（設計局號T-10U）：伊爾庫斯克廠制造的Su-27雙座縱列教練機

Su-27UBK（設計局號T-10UBK）：伊爾庫斯克廠制造的Su-27UB出口型

Su-30：伊爾庫斯克廠制造的雙座縱列空優(yōu)戰(zhàn)機

Su-30I-1：Su-30MKI的首架原型機

Su-30K：伊爾庫斯克廠制造的Su-30出口型

Su-30K2（暫時型號）：共青城廠制造的雙座并列型戰(zhàn)機

Su-30KI：共青城廠制造出口印尼的Su-27SK

Su-30KN：伊爾庫斯克廠制造的換裝先進雷達的改良型

Su-30MK（設計局號T-10PMK）：雙座縱列多功能戰(zhàn)機的通用型號

Su-30MKI：伊爾庫斯克廠制造的印度Su-30MK，裝有前翼、矢量推力和先進火控系統(tǒng)

Su-30MKK：共青城廠制造的中國Su-30MK，采用Su-30的標準機體

Su-30MKR：發(fā)展中俄國Su-30MK，采用Su-30MKI的機體裝備俄制航電系統(tǒng)

Su-32FN：供出口用的Su-34陸基海上攻擊機

Su-32MF：供出口用的Su-34多功能型

Su-33：共青城廠制造的艦載空優(yōu)戰(zhàn)機

Su-33UB：Su-27KUB的軍用型號

Su-34（設計局號T-10VS）：新西伯利亞廠制造的雙座并列攻擊機

Su-35：共青城廠制造的先進多功能戰(zhàn)機

Su-35K：在1995年出現(xiàn)在多功能海軍型編號

Su-35UB（設計局號T-10UBM）：共青城廠制造的Su-35教練型

Su-37MR：Su-35的最終派生型，半裝有新型的航電系統(tǒng)和矢量推力，原型機編號T10M-11。

二、性能指標（Su-27基本型）

尺寸數(shù)據(jù)：翼展 14.7米，機長 21.94米，機高 5.93米，機翼面積 62平方米。

重量數(shù)據(jù)：空重 16000千克，正常起飛重量 22500千克，最大起飛重量 30000千克。

性能數(shù)據(jù)：最大速度 2500千米/時，升限 18000米，海平面爬升率：305米/秒，航程 4000千米。

武器裝備：右側邊條根部裝一門30毫米機炮，備彈149發(fā)，共10個外掛點，最大載彈量 6000千克。

動力裝置：兩臺留里卡設計局的雙軸AL-31F渦輪風扇發(fā)動機，靜推力 2*77千牛，加力推力 2*122.6千牛。

現(xiàn)代大飛機之翼：超臨界機翼成標配

2016年11月1日，第11屆中國國際航空航天博覽會在珠海拉開帷幕。中國空軍派出兩架現(xiàn)役運-20運輸機參加航展。據(jù)介紹，運-20運輸機采用了超臨界機翼設計，在同樣動力的情況下足足比伊爾76提升了33%的運力。而作為首款交付航空公司使用的噴氣式支線客機，ARJ-21客機也將參加此次珠海航展。無獨有偶，ARJ-21客機也采用了超臨界機翼設計。此外，參加本次航展的空客A350客機，英國空軍A400M運輸機等運輸類飛機也都聲稱采用了超臨界機翼設計。

圖：運20運輸機機翼特寫

那么問題來了，被廣泛采用的超臨界機翼到底是何方神圣？它又有怎樣的特點呢？讓我們從源頭說起。

氣動特性的需求

運輸類飛機的經(jīng)濟性和機翼升力阻力比關系極為密切。尤其是現(xiàn)代大型運輸類飛機，其飛行馬赫數(shù)處在高亞音速范圍，機翼設計的重要性不言而喻。在這一速度范圍內，氣體的流動現(xiàn)象極為復雜，因此高亞音速大型運輸類飛機的氣動優(yōu)化設計成為航空大國氣動研究領域的重中之重。

大型運輸類飛機的氣動性能直接關系到飛機設計的成功與否，而氣動特性又由飛機巡航馬赫數(shù)與巡航升阻比的乘積反應，乘機越大，氣動特性越好。為了提高運輸類飛機經(jīng)濟性能，有兩個選擇：提高巡航馬赫數(shù)或者巡航升阻比。然而一般情況下，高升阻比的翼型，其跨聲速性能較差，這都會不可避免地產(chǎn)生強激波；相反，高亞音速翼型雖然提高了巡航馬赫數(shù)，但其升阻比卻相對較小。一直以來，追求高巡航馬赫數(shù)和追求高升阻比是一對不可調和的矛盾，而超臨界翼型的出現(xiàn)成功解決了這一矛盾。

超臨界翼型的原理

翼型的設計使得氣流流過機翼時能在上表面加速，上下表面氣流的速度差導致壓力差，這樣形成升力。

圖：傳統(tǒng)翼型和超臨界翼型外形對比

對普通翼型而言，前緣（頭部）越尖，氣流繞過時速度的增加越多，然后在翼型上表面流速繼續(xù)增加，且翼型厚度越大，速度增加也越多。當飛行速度足夠高時(相當馬赫數(shù)0.85～0.9)，翼型上表面的局部流速可達到音速，這時的飛行馬赫數(shù)稱為臨界馬赫數(shù)。飛行速度再增加的話，上表面便會出現(xiàn)強烈的激波，引起氣流分離，使機翼阻力急劇增加。

而為了保持飛機飛行的經(jīng)濟性，飛行馬赫數(shù)不宜超過臨界馬赫數(shù)。減小機翼厚度或采用后掠機翼可提高臨界馬赫數(shù)，但是這樣會增加機翼重量，翼面積大，摩擦阻力也大，還有翼尖失速問題。那么怎樣推遲大飛行馬赫數(shù)下機翼上表面強激波的產(chǎn)生呢？答案便是超臨界機翼。

超臨界翼型設計的本質是弱激波翼型的設計，其頭部比較豐滿，降低了前緣的負壓峰值使氣流較晚到達聲速，即提高了臨界馬赫數(shù)。同時超臨界翼型上表面中部比較平坦，有效控制了上翼面氣流的進一步加速，降低了激波的強度和影響范圍，推遲了上表面的激波誘導邊界層的分離。因此超臨界翼型有著更高的臨界馬赫數(shù)和更高的阻力發(fā)散馬赫數(shù)。

圖：波音777的超臨界機翼

超臨界翼型的優(yōu)勢

相對于傳統(tǒng)機翼，超臨界機翼具有以下3方面優(yōu)勢。

圖：傳統(tǒng)翼型與超臨界翼型氣動特性對比

(1)在機翼厚度比和后掠角不變的情況下，可以將阻力激增馬赫數(shù)提高。在不增加結構重量的情況下提高飛機速度，降低飛機的直接運營成本。

(2)對于給定的阻力激增馬赫數(shù)和后掠角，可以采用較厚的機翼，增加機翼容積，也可以顯著降低機翼重量，或者提高機翼展弦比。

(3)對于給定的阻力激增馬赫數(shù)和厚度比，可以減少機翼后掠角，從而提高最大升力和起飛、著陸狀態(tài)的升阻比，提高設計巡航升力系數(shù)，并且對于給定的展弦比，可以減輕機翼重量。

這些進步可以帶來以下優(yōu)勢：減少機翼面積、降低機翼阻力，尤其在翼展不變時減小機翼弦長；在固定馬赫數(shù)下降低等效空速，增加巡航高度，在遠程飛行時節(jié)省燃油；減小馬赫數(shù)，降低中短程運輸飛機的燃油消耗。

以空客A340客機和波音747客機為例，空客A340飛機的載客能力只相當于早期波音747的四分之三，卻具有更大的航程。盡管動力裝置的改進和結構重量的減輕發(fā)揮了一定的作用，但A340飛機性能的提高主要來自于機翼的改進，A340飛機的翼展與波音747飛機相差不多，但其機翼面積只有波音747飛機的65%。

圖：波音747與A340機翼平面形狀對比

如今，超臨界機翼已經(jīng)成為各類大型飛機的標配，在世界各地的民用、商務和軍用飛機上被廣泛使用。它帶來的效率提高，為航空業(yè)每年節(jié)省數(shù)十億美元的燃料，顯著減少了溫室氣體排放量。目前我國已基本掌握了超臨界機翼技術，并已應用于正在研制的幾款包括ARJ-21、C919和運-20在內的大飛機上。相信隨著國內空氣動力學的發(fā)展和我國航空工業(yè)的進步，會有越來越多使用超臨界機翼的國產(chǎn)大飛機翱翔于天空。

出品：科普中國

制作：翱翔者聯(lián)盟

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空軍之翼

這個其實和飛機的設計要求有一定的關系，渦扇的效率在mach 1以上后就會慢慢降低了，速度更快后就是渦輪發(fā)動機的效率更高了，然而現(xiàn)在的戰(zhàn)斗機很少能做超音速巡航的，所以大部分用渦扇，然而要是在高超音速的時候就不會選用渦扇了。我在美國學習航空航天的，還有什么問題盡管來問好了

關于《固定翼飛機飛控》的介紹到此就結束了。