星辰月
小cool 龍!快來評(píng)評(píng)理!
等會(huì)兒,等我換上法官的衣服。
討厭!你瞧,我們班要舉行紙飛機(jī)比賽,我說紙飛機(jī)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(duì)?
紙飛機(jī)我不知道,真飛機(jī)我倒是可以說道說道。
青銅級(jí) 慢慢悠悠雙層翼
翻開飛機(jī)的歷史,我們不難發(fā)現(xiàn),萊特兄弟發(fā)明的第一架有動(dòng)力的飛機(jī)——飛行者一號(hào),就是一架擁有雙層翼的飛機(jī)。之所以選擇這樣奇怪的造型,是因?yàn)轱w行者一號(hào)的速度不夠,只能通過添加機(jī)翼的方式來獲得足夠的升力。增加一副機(jī)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(jī)翼的飛機(jī)。
白銀級(jí) 撞“墻”尖兵平直翼
隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展,飛機(jī)的速度越來越快。升力足夠,多出來的機(jī)翼就成了累贅,因此在二戰(zhàn)時(shí)期,只擁有一層平直翼的飛機(jī)就占領(lǐng)了天空,將雙層翼飛機(jī)打入了博物館和表演場(chǎng)。
但平直翼也有致命的缺點(diǎn)。如果飛行速度過快,接近高亞音速(0.8 倍音速)的時(shí)候,機(jī)翼受到的飛行阻力就會(huì)突然增大,飛機(jī)就像撞到了一堵空氣墻一樣,要么失去動(dòng)力,要么直接解體——叭嚓!
飛機(jī)撞上空氣墻,遇到的問題其實(shí)類似于我們?cè)谒行凶摺?/p>
不用雙手劃水,我們僅靠雙腿在水中前行,會(huì)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(jìn)的速度,就會(huì)在我們的身前堆積、擠壓,從而形成阻力,讓我們難以前行。
當(dāng)飛機(jī)的速度接近音速時(shí),空氣就會(huì)在飛機(jī)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(jí) 直沖云霄后掠翼
人們一度以為,飛機(jī)前面的音障是不可逾越的,因此飛機(jī)只能亞音速飛行,直到后掠翼的出現(xiàn)才打破了這個(gè)“魔咒”。那么,為什么后掠翼飛機(jī)能突破音障呢?
當(dāng)飛機(jī)在高速飛行時(shí),空氣相對(duì)飛機(jī)也在高速后退。對(duì)于平直翼飛機(jī)來說,空氣通過機(jī)翼的速度會(huì)比通過其他部位快,也就是說,機(jī)翼會(huì)更早地撞上音障;就算機(jī)翼突破了音障,其他部位又會(huì)相繼撞上去。突破音障就成了一個(gè)艱難的過程,對(duì)飛機(jī)的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)都是巨大的考驗(yàn)。
而機(jī)翼向后伸展,會(huì)讓空氣通過機(jī)翼的速度變慢,最終撞上音障的就成了整架飛機(jī)。這時(shí)如果發(fā)動(dòng)機(jī)給力,機(jī)身強(qiáng)度足夠,飛機(jī)就能一鼓作氣撞開“空氣墻”,成功突破音障!
飛機(jī)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(gè)時(shí)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(jī)飛行的速度了,所以無法給飛機(jī)帶來阻力。
鉑金級(jí) 生不逢時(shí)前掠翼
但是,后掠翼也不是完美的。由于翼尖朝后,空氣會(huì)順著機(jī)翼在翼尖堆積,造成機(jī)翼失去平衡。嚴(yán)重的話,飛機(jī)就會(huì)在空中不由自主地左右搖擺,甚至翻滾,進(jìn)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(jī)在飛行時(shí)更加靈活機(jī)動(dòng)。但是,如此一來,翼尖受到的升力會(huì)變大,就像有一只無形的手在往上抬翼尖一般。除非使用強(qiáng)度高、價(jià)格貴的復(fù)合材料,否則,一般材質(zhì)的機(jī)翼,終究會(huì)因?yàn)槌惺懿蛔∵@股力量而折斷。也正因?yàn)槿绱耍奥右盹w機(jī)至今也只是停留在驗(yàn)證階段,無法在藍(lán)天縱橫馳騁。如果材質(zhì)的問題解決了,前掠翼飛機(jī)或許就能迎來新生。
鉆石級(jí) 飛行專家三角翼
有沒有一種機(jī)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(jī)翼。它形似后掠翼,但與機(jī)身的連接更多,因此強(qiáng)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(jī),基本上都選擇了三角翼。
那么,三角翼就沒有缺點(diǎn)嗎?當(dāng)然也有。三角翼強(qiáng)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(jī)需要滑跑更長(zhǎng)的距離才能起飛;同樣的,降落時(shí)速度不能太慢,否則升力不夠,飛機(jī)容易一頭栽到地上。當(dāng)然,對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)來說,解決飛行時(shí)的問題才是最重要的。
王者級(jí) 集眾所長(zhǎng)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(jī)翼結(jié)合,取長(zhǎng)補(bǔ)短,這就是變后掠翼。
變后掠翼,就是在起降或亞音速巡航時(shí),機(jī)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(shí),機(jī)翼向后折疊,變成三角翼狀態(tài),從而讓飛機(jī)更加穩(wěn)定高速地飛行。但是,這種機(jī)翼對(duì)飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求極高,特別是要在飛行過程中改變機(jī)翼形態(tài),可不是一件容易的事情,因此,使用這種機(jī)翼的飛機(jī)依然是鳳毛麟角。
不同的機(jī)翼,不同的用途
機(jī)翼的變化,既是一個(gè)不斷發(fā)展的過程,又是一個(gè)各自發(fā)光發(fā)熱的過程。不同的機(jī)翼,根據(jù)自身的特點(diǎn),在不同的場(chǎng)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(jī),如農(nóng)藥噴灑機(jī)。
平直翼
適用于強(qiáng)調(diào)高空、低速飛行的飛機(jī),如高空偵察機(jī)、預(yù)警機(jī)等;或強(qiáng)調(diào)低空、超低空突擊能力的飛機(jī),如強(qiáng)擊機(jī)。平直翼的平面形狀包括矩形、梯形或半橢圓形等,有時(shí)候也會(huì)略微后掠,但后掠的角度不會(huì)大于20 度。
后掠翼
適用于強(qiáng)調(diào)飛行安全和起降安全,不需要超高速飛行的飛機(jī),如客機(jī)。
三角翼
適用于強(qiáng)調(diào)飛行速度和空中機(jī)動(dòng)能力的飛機(jī),如殲擊機(jī)。
變后掠翼
適用于兼顧短途低速起降和高速飛行的飛機(jī),如艦載戰(zhàn)斗機(jī);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(biāo)的飛機(jī),如戰(zhàn)略轟炸機(jī)。