[科普中国]-矩形机翼

简介

如果把 C 形翼向内的水平延伸部分连接起来，就形成了闭合的矩形翼。从某种意义上说，这就是把早年的双翼在翼尖处用端板连接起来。即使不算端板相当于翼梢小翼的增升作用，双翼的翼面积比单翼大一倍，自然提供更大的升力。但上下翼面在机身和两翼翼尖三点连接，在受力上比悬臂的单翼和双翼更加有利，减少了为加强结构所带来的重量，所以重量上最后的增加并不成倍。但阻力增加了，不仅由于增大的迎风阻力和湿面积带来的磨擦阻力，还有繁多的气动面之间的交互阻力。1

机翼机翼是飞机的重要部件之一，安装在机身上。其最主要作用是产生升力，同时也可以在机翼内部置弹药仓和油箱，在飞行中可以收藏起落架。另外，在机翼上还安装有改善起飞和着陆性能的襟翼和用于飞机横向操纵的副翼，有的还在机翼前缘装有缝翼等增加升力的装置。

飞机上用来产生升力的主要部件。一般分为左右两个翼面对称地布置在机身两边。机翼的一些部位主要是前缘和后缘可以活动。驾驶员操纵这些部分可以改变机翼的形状控制机翼升力或阻力的分布以达到增加升力或改变飞机姿态的目的。机翼上常用的活动翼面有各种前后缘增升装置、副翼、扰流片、减速板、升降副翼等。机翼内部经常用来放置燃油。在机翼厚度允许的情况下飞机主起落架也经常是全部或部分地收在机翼内。此外许多飞机的发动机或是直接固定在机翼上或是吊挂在机翼下面。

机翼产生升力的原理可通过牛顿第三定律和伯努利定律来解释。对于图示情况的翼型，当平行于翼弦方向的气流（在此将其视为不可压流）流经机翼时，由于机翼的阻碍导致流管截面变小，而导致机翼上下表面的空气流速均增加。但由于机翼上表面的弯度大于下表面弯度，根据伯努利定律可知上表面气流的流速整体上要高于下表面气流速度，也就是说气流作用在机翼上表面的静压整体上小于作用在下表面上的静压。由于上下表面压差的存在，使得机翼最终受到向上的合力，亦即升力。

当然随着机翼相对气流迎角的变化，翼型周围的空气流场也会发生明显变化。当机翼攻角增大时，由于翼型对气流的阻碍作用致使气流下洗，使得前缘附近气流驻点相对于前缘位置下移，从而导致更为明显的升力效应。而当机翼攻角减小甚至为负值时，翼型弯度的作用将被削弱，即升力减小直至产生负升力。

机翼分类机翼的几何特性包括机翼的平面形状和前视形状。所谓机翼的平面形状，是指从飞机顶上看下来机翼在平面上的投影形状。按照平面形状的不同，机翼可分为:矩形机翼、椭圆形机翼、梯形机翼、后(前)掠机翼和三角形机翼等，如图所示;前3种形状主要用于低速飞机，而后2种形状则主要用于高速飞机。

应用和评价矩形机翼是最早出现的，其主要应用于飞机产生的初期普遍应用于一次世界大战中的国双翼或三翼飞机，因其单翼面积有限，所以升力自然有限。又受当时飞机龙骨框架和飞机发动机等技术的限制所以飞机不得不加装多个机翼来达到升力要求。但矩形翼一般都为长方形，在二次大战中也有体现，如德国的梅赛施密特FB-109 就是采用的矩形机翼。2

发展型矩形翼的上下机翼可以是同样的平面形状，也可以有所不同，其中一个比较有意思的特例是所谓搭接翼。

搭接翼的下机翼是安装在机身上的常规的后掠翼，上机翼是安装在垂尾顶上、带较大下反（也就是倒 V形）的前掠翼，翼梢小翼取消，上下机翼在翼尖直接搭接，或者在下机翼的翼展一半的中部某处搭接。搭接翼的上机翼也产生升力，并具有前掠翼的一切好处，但还有一些额外的好处。

波音曾经提议过采用搭接翼的新型预警机的设计，在前掠和后掠的四个机翼结构里分别安装相控阵雷达天线，分别向侧前、侧后凝视，既消除机背圆盘天线由于机身、机翼引起的盲点，又不增加阻力。搭接翼还是增升还是减阻、减重之间权衡的老问题。