飞机机翼的演变历程
飞机机翼的发展的趋势
飞机机翼的发展的趋势随着科技的不断发展和人类对航空的追求,飞机机翼的设计也在不断演进和创新。
机翼作为飞机的关键组成部分,其发展趋势主要集中在以下几个方面。
首先,飞机机翼的发展趋势之一是减轻重量。
在航空工业中,减轻重量是一个持续不断的追求。
较轻的机翼可以减少飞机的整体重量,从而提高燃油效率和飞行性能。
为了实现这一目标,工程师们不断探索使用新型材料、先进的复合材料和轻量化的结构设计。
例如,钛合金、碳纤维复合材料等高强度材料的应用已经取得了显著的效果。
另外,设计师们还在机翼结构中采用了空腔结构、蜂窝结构等轻量化设计,通过优化结构,减少不必要的材料使用,从而实现减轻重量的目标。
其次,机翼的发展也注重提高空气动力性能。
机翼的空气动力性能对于飞机的飞行稳定性、操纵性和燃油效率等方面起着重要的影响。
为了提高机翼的空气动力性能,设计师们通过改进翼型、减少阻力、提高升力系数等措施来优化机翼的形状和参数。
例如,采用高升力翼型、增加襟翼和副翼等辅助翼面,可以增加机翼的升力系数,提高飞机的起飞和着陆性能。
同时,减小机翼的阻力有助于降低燃油消耗和减少噪音污染。
在实现这些目标的同时,使用计算流体力学(CFD)和风洞试验等手段对机翼进行详细的气动特性分析和优化设计,进一步提高机翼的空气动力性能。
另外,随着航空技术的不断发展,机翼的发展趋势还包括增加可变机翼和翼展。
可变机翼可以根据飞行需要进行调整,提供不同的升力、阻力和稳定性。
例如,可变后掠翼可以在飞行阶段改变翼展,从而提供更好的低速机动性能和高速巡航稳定性。
此外,使用超临界机翼、悬臂翼等特殊设计,可以进一步增加机翼的升力和减少阻力,提高飞机的性能。
最后,机翼的发展也关注减少环境污染和提高舒适性。
在现代社会,环境保护和旅客舒适度已成为一个重要的考虑因素。
为了减少飞机的噪音和尾迹对环境的污染,设计师们通过改进机翼的形状和降低机翼激波的方法来减少气动噪音和增加气流的平稳性。
例如,采用分离上表面吹气、嵌入式吹气等方法,可以有效地减少机翼表面的湍流和噪音的发生。
飞机机翼的演变历程
在飞机诞生之初,机翼的形状千奇百怪,有的像鸟的翅膀,有的像蝙蝠的黑翼,有的像昆虫的翅膀;有的是单机翼,有的是双机翼。到第二次世界大战时,虽然绝大多数飞机“统一”到单机翼上来,但单机翼的位置又有上单机翼、中单机翼和下单机翼之分,其形状有平直机翼、后掠机翼、三角机翼、梯形机翼、变后掠角机翼和前掠角机翼之别。从某种意义上可以说,机翼的演变史也就是飞机的演变史。
技术问题很多,飞翼式飞机一直没有达到实用阶段。直到80年代后期,美国诺斯罗普公司才研制出起点很高的飞翼式飞机B-2隐身轰炸机。
B-2从上面往下看呈多边形,前缘呈大后掠角,后缘是W形,像锯齿一样,中间有三个“齿”。从正面看,飞机呈圆弧形,只在发动机和座舱位置略有突出。B-2的流线型极佳,外表异常简单,阻力很小。机翼后缘装有4对操纵面,综合了升降副翼、升降舵和襟翼的作用,没有垂直尾翼等部件。
为了解决这个问题,人们曾经对机翼的形状和变后掠角旋转轴的位置,试验过不知多少次,前后大约经历了20年的时间,变后掠翼飞机才于1964年研制成功。由于变后掠翼可以适应飞机高速飞行的要求,也适应低速巡航以及起飞着陆的要求,因此,现代作战飞机,无论是歼击机、轰炸机或强击机,多采用变后掠翼形式。如,美国的F-111、F-14歼击机,B-1战略轰炸机,前苏联的米格-23、苏-20、苏-24歼击轰炸机,英国、意大利、德国合制的“狂风”歼击轰炸机等,都是变后掠翼飞机。变后掠翼飞机虽然克服了后掠翼的一些缺点,但到80年代,经过实践,人们发现变后掠翼飞机的优点并不像原来估计的那么大,而且机翼前后转动,要用很大的轴承和很坚固的结构,增加了飞机的重量,对飞机的性能产生不利影响。因此,80年代后,已不再采用这种技术。继而起之的是前掠翼飞机和飞翼式飞机。
为什么飞机设计师们如此重视飞机“翅膀”的研究和改进工作呢?道理很简单:因为机翼能产生升力把飞机送上天,同时,机翼的形状和大小还直接关系到飞机的速度。所以,自从有了飞机以来,人们对机翼的研究和改进工作就没有停止过。
关于机翼形状的发展历程及对飞机升力影响的探究分析
关于机翼形状的发展历程及对飞机升力影响的探究分析作者:符腾川来源:《中学课程辅导·教师教育(中)》2017年第02期【摘要】本文总结了飞机机翼形状的发展过程,先后出现了平直翼、后掠翼和前掠翼。
并从理论上简要分析了三种典型形状的机翼对飞机升力的影响。
得到了三种机翼发展先后顺序的原因。
【关键词】承载面积升力载荷【中图分类号】 G632.4 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711(2017)02-178-02飞机是现今一种重要的交通工具,它的发展史也不过100多年。
但是飞机在发展的路程上,出现了许多种奇形怪状的机翼。
各种形状的机翼对飞机的飞行速度、加速度等各种性能都会产生巨大的影响。
因此本文主要研究飞机发展过程中各种形状机翼产生的原因。
飞机在飞行过程中受到四种作用力: 1,升力——由机翼产生的向上作用力2,重力——与升力相反的向下作用力,由飞机及其运载的人员、货物、设备的重量产生3,推力——由发动机产生的向前作用力4,阻力——由空气阻力产生的向后作用力,能使飞机减速。
机翼的主要功用是产生升力,以支持飞机在空中飞行;同时也起一定的稳定和操纵作用。
是飞机必不可少的部件,在机翼上一般安装有飞机的主操作舵面:副翼,还有辅助操纵机构襟翼、缝翼等。
另外,机翼上还可安装发动机、起落架等飞机设备,机翼的主要内部空间经密封后,作为存储燃油的油箱之用。
因为飞机的机翼先后出现了平直翼、后掠翼和前掠翼。
本文将介绍这几种典型的机翼,根据物理原理分析比较几种机翼的特点,从而得到这几种机翼出现顺序的原因。
一、三种机翼的发展过程1.平直翼平直翼是指飞机机翼面积大而长,机翼迎风面十分平直,图2为平直机翼模型。
平直翼是最早出现的,莱特兄弟所测试的“飞行者1号”和“飞行者2号”都是标准的平直翼。
其后一直到二战,平直翼一直在沿用。
早期飞机发动机功率低、重量大,建造机体的材料大多是木材和蒙布。
后掠翼是由德国空气动力学家在20世纪30年代提出的,为其当时先进的喷气机专门设计的一种机翼。
关于战斗机机翼的发展
后掠角的由来飞机能上天,就是机翼产生升力的结果。
但是飞机上天后,机翼也产生阻力,影响飞机前进,所以机翼的形状、大小关系到飞机的速度。
随着气动理论的完善、制造工艺的提高以及新材料的不断应用,机翼的性能经过多次改进,已今非昔比。
早期的飞机机翼都是平直的。
最初是矩形机翼,很容易制作。
但由于其翼端宽,会给飞机带来阻力,严重地影响了飞机的飞行速度。
为此,人们曾设计了一种椭圆形机翼。
这种新机翼的翼端虽然窄了,但其制作工艺却十分复杂,很难制作。
后来,人们又设计出了梯形机翼。
梯形机翼兼具矩形和椭圆形机翼之长,制作也比较方便,尽管仍有一个小小的翼尖,但阻力还不算大。
因此,20世纪30年代至40年代末,梯形平直机翼几乎一统天下。
二战中出名的飞机如美国的P-51、苏联的杜-2、日本的零式战斗机等都是梯形平直机翼。
P-511945年,英国研制了两架飞机,安装了当时最先进的喷气发动机,飞机平飞的最大速度达到974千米/小时。
若从12000米高度俯冲到9000米高度时,速度甚至达到1120千米/小时,接近音速。
但机翼上出现了“激波”,使机翼表面的空气压力发生变化,空气作用力的总作用点后移,飞机会自动俯冲。
当时飞机的操纵系统和舵面的大小等,都没有考虑这种情况,所以不可能把俯冲状态中的飞机拉起来平飞。
大角度的俯冲,使飞机增速更快,最后,超出它本身能承受的强度,所以飞机就散架解体了。
机翼上产生激波后,飞机的阻力会急剧增加,比低空飞行大十倍甚至几十倍,所以即使用喷气式发动机,也很难使飞机超音速。
当时把这种困难叫做“音障”。
德国人发现,把飞机的机翼做成后掠的形式,像燕子的翅膀,可以延迟“激波”的产生,减少阻力,也可以缓和飞机接近音速时自动俯冲的不稳定现象。
1948年,美国在F-86战斗机上应用后掠机翼。
原苏联在上个世纪40年代末期,也研制出带后掠机翼的喷气式歼击机米格-15。
进入20世纪50年代,世界上超音速飞机的翅膀几乎全都是后掠机翼的。
飞机构造的演变
飞机构造的演变现代飞机的主要组成部分,有机翼(包括固定部分和活动部分,如主翼、副翼、升降舵和方向舵)、机身、发动机和起落架等。
早期的飞机都是双翼的,因为当时发动机的功率较小,飞机飞行速度低,只能采用双翼结构,以加大机翼面积,得到足够的升力。
为增加飞机结构的强度和刚性,两翼之间有加固用的撑杆。
随着发动机功率的增大,飞行速度提高,于是用单翼就能产生足够的升力,而在高速飞行时,双翼产生的阻力大,反而不利于飞行。
自20世纪20年代末起,双翼飞机逐渐被单翼机所取代。
现在,仅在要求低速飞行时,才使用双翼机,如,喷洒农药、初级飞行训练等。
根据单翼机机翼的位置,可分为高翼机(机翼在机身上方)、中翼机(在机身中央)和下翼机(在机身下方)。
高翼机有好的向下视野和横向稳定性。
人们在水上飞机的机翼上安装发动机,为使发动机不溅到水,就把机翼固定在机身上方的支架上,形成特殊的高翼——伞翼。
中翼飞机由于不在机身下半部安装横梁,可腾出空间装载更多货物。
下翼飞机可减小起落架的高度,便于维修装载更多货物。
下翼飞机可减小起落架的高度,便于维修装在机翼上的发动机。
机翼的平面形状有矩形、梯形、后掠形和三角形。
其中,变后掠翼是活动的,在高速飞行时,机翼可向后内侧收缩,由梯形变成后掠翼形。
这种飞机无论在低速飞行,还是高速飞行时,都有良好的性能。
主翼的可活动部分叫做副翼,用以调节飞机侧向倾斜和升降。
在飞机尾部还有水平尾翼和垂直尾翼。
水平尾翼在起飞、降落中发挥作用,而垂直尾翼则协助飞机左右转向。
当然飞机飞行时需要这些部件协调作用,否则飞机会失控,出现机毁人亡的事故。
有的飞机,如航空母舰的舰载机,为节约船舱中所占空间,机翼做成可折叠的,当存放在船舱中时,就收起机翼,起飞时才打开。
机身外形要利用减少阻力,而且要有相当的强度。
发动机的布局则随发动机的种类、数量而定。
例如,螺旋桨单发动机飞机,它的发动机位于机身前端正中;而双螺旋桨、甚至四螺旋桨发动机的飞机,发动机就对称地装在机翼上。
飞机机翼结构的研究现状和趋势
飞机机翼结构的研究现状和趋势飞机机翼是飞机的重要组成部分,它承载着飞机的重量,同时也是飞机保持平衡和稳定飞行的关键。
随着航空工业的发展和技术的进步,飞机机翼的结构也在不断地改进和完善。
本文就飞机机翼结构的研究现状和趋势做一个简要的探讨。
一、机翼结构的发展历程飞机机翼的最早版本是桁架结构,在这种结构中,桁架是由木材或金属制成的支架,然后通过细钢索的拉力连接机翼的前缘和后缘。
虽然这种结构可以实现飞机的飞行,但它的飞行速度和稳定性都受到了较大的限制。
20世纪20年代初,在美国的著名工程师沃尔特·默勒(Walter H. Miller)的建议下,工程师们开始采用钢管混凝土结构来建造机翼。
这种结构非常坚固和耐用,但由于钢管混凝土结构在重量、成本和维护方面的缺点,很快就又被新的结构所代替。
随着航空技术的不断发展,在20世纪20年代后期和30年代初期,全金属结构成为了主流。
这种新的结构将框架改为了单独的支撑结构,机翼的面板是一个封闭的单元。
全金属结构的机翼具有较高的强度和硬度,并且重量轻,大大提高了飞机的速度和飞行效率。
到了20世纪50年代,新材料如铝合金和复合材料开始广泛应用于飞机机翼结构中。
这些新材料具有优异的力学性能,在提高飞机性能的同时,也可以减轻机翼的重量,达到更高的节能目的。
二、现代飞机机翼结构的类型现代飞机机翼结构可以分为以下几种类型:1.吊挂式机翼结构吊挂式机翼结构是一种将机翼悬挂于飞机机身下方的结构,又称为悬挂式机翼结构。
这种结构的好处是可以为飞机提供稳定的飞行,并且可以通过调节机翼的位置来改变飞机的升力。
吊挂式机翼结构还可以缩短飞机起降距离,提高飞机的适应性。
2.直接支撑式机翼结构直接支撑式机翼结构是一种将机翼直接支撑在飞机机身上方的结构。
直接支撑式机翼结构的优点是结构简单,十分适合小型飞机和多用途飞机。
它的缺点是在高速飞行时,机翼会发生较大的变形,影响飞行稳定性。
3.翼尖支撑式机翼结构翼尖支撑式机翼结构是一种结合了吊挂式和直接支撑式的机翼结构,通过在机翼的翼尖处加装支撑杆,可以解决直接支撑式机翼结构在高速飞行时的不稳定性问题。
飞机的机翼
第一架飞机
1903年12月17日,这是一个载 入史册的日子,这一天美国莱特兄
机翼上升的原理
气流流速快 压力小
气流
气流流速慢 压力大
模拟飞机机翼上升的作用
根据课文P59操作,研究机翼的作用。 1号同学将纸折成机翼的形状,并用透明胶黏贴。 2号同学在纸张左右对称和上下对称的地方用剪刀钻四个洞。 (洞眼适当要比吸管大,但也不可太大) 3号同学将吸管如书本所示插入四个洞,注意调整吸管可以 上下自由移动。 4号同学用嘴用力对准“机翼”吹气(没有黏贴胶的那一面) 备注:如小组不足四名同学,请自行调节。
弟实现了人类历史上第一次驾机进 行动力飞行。这架飞机叫“飞行 者”。这次飞行的留空时间只有它却是人类历史上第一 次有动力、载人、持续、稳定和可操 纵的重于空气飞行器的首次成功升空 并飞行,标志着人类征服天空的梦想 开始变为现实。
世界上很多技术发明是在动物的特异功能启发下研究成功的,飞机就 是个典型的例子。机翼产生升力,就是在鸟的翅膀升力启发下,逐 步发展改进而得来的。
鸟的翅膀 飞机的机翼
机翼是飞机升空的重要部件,让我 们来认识一下它们?
垂直尾翼 襟翼:机翼的一部分,主要 作用是提高升力。
襟翼 水平尾翼 襟翼
水平尾翼:调节飞机的俯仰。
垂直尾翼:使飞机在水 平面内左右偏转 。
例如,在使用水平尾翼时,飞机要抬起机头,就让平 尾的上表面偏向飞行方向(或者说平尾前缘下倾), 产生向下的压力,把飞机的尾部压下去,以升力中 心为支点,产生抬头力矩,机头就抬上来了.
航模机翼的翼型汇总
航模机翼的翼型飞机为什么能够像鸟一样在天空中滑翔?其实很早人们都在惊奇鸟的飞翔了。
《诗经》在大雅中就有“鸢飞戾天,鱼跃于水”的诗句。
显示出人对飞鸟游鱼的羡慕以及人类的无奈。
航空先驱们正是从研究鸟的飞行原理开始学习飞翔的。
人们发现,鸟的翅膀在飞行使羽毛能够展开,并且翅膀下面是内凹而上方是凸起的。
1903年,美国的莱恃兄弟研制的有人动力飞机、 1908年法国的昂利·法尔门操纵的巴然·法尔门飞机都是双冀机,机翼也都是蒙布的并且具有薄的带有正弯度的翼型,它们都很象鸟翼的截面。
现在所研制的飞机基本上也是这种截面,都具有一定的向上凸起弧度,为什么机翼要做成这种形状呢?翼型与机翼的剖面机翼横截面的轮廓叫翼型或翼剖面。
截面取法有的和飞机对称平面平行,有的垂直于机翼横梁。
直升机的旋翼和螺旋桨叶片的截面也叫翼型。
翼型的特性对飞机性能有很大影响,选用最能满足设计要求,其中也包括结构、强度方面要求的翼型.是非常重要的。
为了适应各种不同的需要,航空前辈们发展了各种不同的翼型,从适用超音速飞机到手掷滑翔机的翼型都有。
100年来有相当多的单位及个人作有系统的研究,与模型有关的方面比较重要的发展机构及个人有:1、NACA:国家航空咨询委员会即美国太空总署(NASA)的前身,有一系列之翼型研究,比较有名的翼型是”四位数”翼型及”六位数”翼型,其中”六位数”翼型是层流翼。
2、易卜拉:易卜拉原先发展滑翔机翼型,后期改研发模型飞机翼型。
3、渥特曼:渥特曼教授对现今真滑翔机翼型有重大贡献。
4、哥庭根:德国一次大战后被禁止发展飞机,但滑翔机没在禁止之列,所以哥庭根大学对低速(低雷诺数)飞机翼型有一系列的研究,对遥控滑翔机及自由飞(无遥控)模型非常适用。
5、班奈狄克:匈牙利的班奈狄克翼型是专门针对自由飞模型,有很多翼型可供选择。
翼型各部分的名称翼型各部分的名称如图所示。
一般翼型的前端圆钝,后端尖锐,下表面较平,呈鱼侧形。
飞机结构一百年
飞机结构一百年近代人类在航空器上惊人的发展,起源于一百多年前莱特兄弟完成的人类首次动力飞行。
人类历史上首先问世的飞机是架全木制、桥梁衍架式双机翼,谈不上有机身的简陋结构,随着两次世界大战的军事需求,以及20世纪30年代开始萌芽的民航事业的强烈需求下,今日的飞机已逐步演进成全金属、单悬臂式机翼、庞大机身的精密结构,与百年前天差地别。
上世纪末由于隐身的需求,复合材料成为飞机结构材料的新宠,只是虽然有助于飞机性能的提升,但对结构设计的本质却影响甚微。
前言1903年12月17日,在美国北卡罗来纳州东北部的小鹰镇(Kitty Hawk, NorthCarolina),一架装着螺旋桨,比空气重的航空器“飞行者”(Flyer)飞离地面,在人为操纵下飞行了36.5米,完好无损地降落在不比起飞位置低的地面上,完成人类历史上首次的动力飞行。
操控这次简短但深具历史意义飞行的是32岁的奥维尔·莱特(OrvilleWright)。
他和年长4岁的哥哥威尔伯·莱特(Wilbur Wright)以掷铜板的方式决定由奥维尔来飞,而威尔伯则在一旁观看。
在俄亥俄州德顿市(Dayton,Ohio)以制造自行车为业的莱特兄弟,又轮流操纵了三次时间更久、距离更远的飞行,威尔伯在最后一次飞行中持续了59秒,距离259.7米。
在接下来的第五次飞行中,飞机遭遇到强劲的阵风而向前翻覆,由于损伤严重再也无法飞行,但全新的航空时代就在当天正式开始。
首飞前莱特兄弟正在练习“飞行者”的操纵技术奥维尔·莱特(左)和威尔伯·莱特(右)“飞行者”的设计基础来自之前莱特兄弟的一系列滑翔机,其中莱特兄弟的忘年好友沙努特(OctaveChanute)贡献最大。
沙努特比莱特兄弟年长35岁,在43岁时才对航空发生兴趣,此后的余生就埋首于航空信息中,因此他对全世界的航空器发展了如指掌。
沙努特是个优秀的土木工程师,他舍弃了当时试飞成功的鸟或蝙蝠的翅膀造型,在1896年以桥梁的衍架(truss)设计方式,成功制造出双翼滑翔机。
飞机机翼的演变历程
飞机机翼的演变历程在飞机诞生之初,机翼的形状千奇百怪,有的像鸟的翅膀,有的像蝙蝠的黑翼,有的像昆虫的翅膀;有的是单机翼,有的是双机翼。
到第二次世界大战时,虽然绝大多数飞机“统一”到单机翼上来,但单机翼的位置又有上单机翼、中单机翼和下单机翼之分,其形状有平直机翼、后掠机翼、三角机翼、梯形机翼、变后掠角机翼和前掠角机翼之别。
从某种意义上可以说,机翼的演变史也就是飞机的演变史。
为什么飞机设计师们如此重视飞机“翅膀”的研究和改进工作呢?道理很简单:因为机翼能产生升力把飞机送上天,同时,机翼的形状和大小还直接关系到飞机的速度。
所以,自从有了飞机以来,人们对机翼的研究和改进工作就没有停止过。
1945年,英国研制了两架飞机,安装了当时先进的喷气发动机,速度达到音速。
但过了不多久,这两架飞机先后在空中解体坠毁。
后来人们通过研究才发现,原来飞机接近音速时,机翼上出现“激波”,使机翼表面的空气压力发生变化,空气作用力的总作用点后移,飞机会突然自动俯冲,又使飞机增速更快,最后,超过它本身能承受的强度,所以飞机散架了。
后来,用其他飞机做试验飞行时,还发现一个严重的问题,就是机翼上产生激波后,飞机的阻力会急剧增加,比低速飞行时大10倍甚至几十倍,所以即使用喷气式发动机,也很难使飞机超音速。
当时把这种困难叫做“音障”。
为了解决机翼影响飞行速度的问题,许多国家都在研制新型机翼。
德国人发现,把飞机的机翼做成向后斜的形式,像燕子的翅膀,可以延迟“激波”的产生,减小由于激波引起的阻力,也可以缓和飞机接近音速时自动俯冲的不稳定现象。
1948年,美国把后掠机翼应用在F-86战斗机上,苏联也于40年代末期,研制出带后掠翼的喷气式米格-15歼击机。
但是,后来进一步研究表明,为了超音速飞行,后掠翼并不是惟一可用的形式。
很薄的梯形和三角形机翼,对超音速飞行也很合适。
所以后来美国的SR-71飞机和苏联的米格-25飞机的机翼外形就大不相同。
SR-71飞机使用的是三角形机翼,而米格-25飞机是后掠翼。
战机机翼的形状设计演变和未来发展趋势
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战机机翼的形状设计演变和未来发展趋势
郑雨杨
(宜昌市第一中学,宜昌 443000)
摘要院机翼是任何固定翼飞行器所不可或缺的部件。机翼的设计一直以来都是航空领域研究的一个重要课题。本文综述了机翼设 计方面主要翼型的发展过程和特点,并重点对未来翼型设计提出展望。
身融合提高启动效率,增长航程。与常规飞机相比,飞翼布
局取消了水平尾翼,升降舵,垂直尾翼与方向舵等,构成了
一个整体的升力面,极大提高了飞机的整体气动性能。由
于采用翼身一体化设计,机身无外挂突出物,外形光滑,具
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内燃机与配件
有良好的雷达隐身性能,因此,飞翼布局一直以来都受到 军方的高度关注。
在未来的发展之中,鉴于飞翼式飞机所拥有的容量 大、飞行稳定、航程远等优势,在民航与航空运输业等领域 会有很大的发展潜力。
2.2 组合翼 现阶段的组合翼代表是搭接翼。搭接翼结合了后掠翼 与前掠翼,将两种不同的翼型结合到同一个飞行器上,由 于上下搭接的机翼呈现出菱形,所以又被称作菱形翼。菱 形翼的上机翼与下机翼同时产生升力,并且具有后掠翼的 一切优势。同时,由于上下机翼搭接,解决了翼尖发散的问 题;后掠翼翼根不仅承受向上的升力,还承受向后的阻力, 搭接的上机翼正好顶住下机翼,使受力情况大大改善。 在未来的发展之中,搭接翼不仅仅局限于后掠翼-前 掠翼的搭接模式,其他的新型搭接机翼也会出现。通过合 理组合不同类型的机翼,可以让同一架飞行器同时拥有多 种机翼的优势,如图 2 所示,将机翼设计为一个前掠翼,一 个后掠翼,形成斜翼。
完全满足现在军事等方面对飞机整体性能的要求,因此在
机翼设计中有所突破至关重要。
飞机机翼的发展的趋势
飞机机翼的发展的趋势
飞机机翼的发展趋势主要包括以下几个方面:
1. 高新技术应用:随着科技的不断发展,飞机机翼的设计和制造将更加依赖于高新技术的应用。
例如,三维打印技术可以实现更独特的机翼设计,而复合材料和先进的传感器技术可以增加机翼的强度和安全性。
2. 减轻重量:减轻飞机机翼的重量是一项重要的发展目标,可以提高燃油效率和飞行性能。
未来的机翼设计将更加注重使用轻质材料,如碳纤维复合材料,以减少机翼的重量。
与此同时,还可以通过优化结构设计和减少不必要的结构件,进一步减轻机翼的重量。
3. 高效气动设计:为了提高飞机的燃油效率和减少排放,机翼的气动性能将得到进一步优化。
通过改善机翼的流线型设计、减少阻力和提高升阻比,可以降低飞机的阻力和能耗。
4. 高度自适应机翼:未来的飞机机翼可能会采用可自适应的设计,以根据不同飞行状态和需求来改变机翼的形状。
例如,能够在起飞、巡航和降落等阶段自动调整翼展和扭转等参数,以实现最佳飞行性能。
5. 更智能化的机翼系统:未来的机翼将更加智能化,可以通过传感器和控制系统实时监测机翼的状况,并进行智能的调整和控制。
这种智能化的机翼系统可以
提高飞机的稳定性和安全性,并实现更精确的控制。
总的来说,未来飞机机翼的发展趋势是向着更加轻量化、高效化、智能化和适应性更强的方向发展。
这些趋势将有助于提高飞机的性能、减少能耗和排放,并提升飞行的安全性和舒适性。
215497712_从双翼到单翼——飞机“翅膀”的演化史
撰文/依蔓 审核/史庆起(中国飞机强度研究所)从双翼到单翼飞机“翅膀”的演化史飞机诞生之初为双机翼18世纪后期到19世纪上半叶,英国空气动力学家乔治•凯利,通过对鸟类飞行原理,以及鸟翼面积、鸟的体重与飞行速度的大量观察研究,发现机翼产生的升力与飞行速度的平方及机翼的面积存在着成正比的关系,此外,升力系数还会随机翼的迎角发生变化。
1903年12月17日,美国莱特兄弟借助乔治·凯利的理论和德国滑翔飞行家李林达尔的滑翔飞行数据,研制出了一架双翼机。
作为世界上1909细长的“翅膀”飞得高粗短的“翅膀”更灵活自飞机问世以来,飞机设计师不断尝试各种方法,以求提高飞机机翼升力空气密度×速度的平方××机翼升力系数即机翼产生的升力与飞行速度的平方和机翼面积成正比。
但起初,飞机发动机功率不足,飞行速度较慢且很难提升。
于是,设计师设想通过增加机翼面积来获得较大的升力。
要增加机翼面积,其中一个方法是增加机翼的展弦比。
一般来说,展弦比越大,飞机机翼越细长,升力系数越大;反之,展弦比越小,飞机机翼越粗短,升力系数越小。
这点在自然界也有体现——需要长距离或长时间飞行的鸟类,通常具有大展弦比的翅膀;需要良好机动性的鸟类,翅膀的展弦比则相对较小。
3副及以上机翼的飞机统称为多翼机)现代民航客机与战斗机的比较:民航客机(左图)的机翼相对细长,能提供较大的升力;战斗机的机翼相对粗短,能提供更好的机动性Copyright©博看网. All Rights Reserved.33弦长指翼弦的长度,翼弦即翼型(也叫翼剖面)前缘点与后缘点之间的连线。
由于大多数飞机机翼不同位置的翼弦不一样长,例如翼根弦长与翼尖弦长,因此一般常用的弦长参数为平均几何弦长,即取翼根弦长与飞机的展弦比昙花一现的多机翼不过,由于早期飞机的材料以木材为主,如果翼展过大,机翼容易折断,设计师因此不得不考虑将机翼设计成双层翼甚至多层翼的布局。
飞机结构一百年(下)
飞机结构一百年(下)一战后的飞机结构第一次世界大战期间的飞机结构科技发展非常迅速,战后由于缺少刺激而使步伐变慢。
大战期间各国共生产超过15万架的飞机,大部分使用木材制造,使得木料来源濒临枯竭,大战末期由于杉木缺乏,设计人员只得采用夹板而非实木来设计支柱和翼梁。
也由于木材的供应有问题,英国的航空部(Air Ministry)宣布未来英国飞机将采用全金属的设计,不过二战时期英国著名的蚊式战斗机(Mosquito),还是以三合板做为结构材料,该机也是全世界最后一架全木制生产型飞机。
1919年,容克斯把J.10的经验融入单发民用机F.13的设计里。
这是一架全金属、铝质波纹蒙皮、悬臂式下单翼飞机,可乘坐两名机组和四名乘客,时速167公里,到1932年底共生产了350架。
接着是可乘坐15名乘客,时速278公里,非常成功的Ju 52民航机,并成为纳粹德国空军第二次世界大战时的空运主力。
Ju 52是下单翼机,方方正正的机身覆盖铝质波纹蒙皮,看外观就是典型容克斯飞机,机鼻和左右机翼的发动机舱内共安装3具星型发动机。
等待最后组装的F.13容克斯波纹蒙皮的代表作——Ju 52美国福特汽车公司(Ford Motor Company)从1926年起也开始生产外型方正、全金属、厚实上单翼、波纹蒙皮、和Ju 52一样3具发动机的“锡天鹅”(Tin Goose)3发飞机(Trimotor),该机可乘坐12名乘客、时速232公里。
虽然福特和容克斯的波纹蒙皮非常耐用,但蒙皮事实上承受的负载很少,却产生不小的风阻,以结构效率而言这种设计没什么前途。
同样是波纹蒙皮三发的福特“锡天鹅”1916年,一位二十多岁热衷于飞机的年轻小伙子诺斯洛普毛遂自荐加入加州圣芭芭拉,由劳黑德兄弟创立才一年的劳黑德飞机制造公司,他最初负责设计F-1(Flying Boat No.1)的机身外形,接着则设计翼展长达22.86米的机翼。
F-1是一架双发、可乘坐10名乘客的双翼水上飞机,也是当时全世界最大的飞机,1918年3月28日由阿伦进行首飞。
飞机带翅膀的意思
飞机带翅膀的意思
【原创版】
目录
1.飞机带翅膀的含义
2.飞机翅膀的设计原理
3.飞机翅膀对飞行的重要性
4.飞机翅膀的发展历程
5.我国在飞机翅膀领域的发展
正文
飞机带翅膀,这里的“飞机”指的是飞行器,而“翅膀”则是指飞行器的机翼。
飞行器的机翼在设计和功能上起着至关重要的作用,它决定了飞行器的飞行性能和稳定性。
飞机翅膀的设计原理主要基于空气动力学。
机翼的形状和角度设计,使得空气在机翼上下表面流动时产生不同的速度和压力,从而形成一个向上的升力。
同时,机翼的后缘设计成向上翘起,可以避免气流从机翼下方流出,增加升力。
飞机翅膀对飞行的重要性不言而喻。
飞行器的机翼不仅需要产生足够的升力,使得飞行器能够克服重力飞行,同时还要保证飞行器的稳定性和操控性。
在飞行过程中,机翼的形状和角度需要根据飞行条件和任务需求进行调整,以保证飞行器的最佳飞行性能。
飞机翅膀的发展历程可以说是人类航空技术的发展历程。
从最早的滑翔机到现代的喷气式飞机,机翼的设计和性能一直在不断发展和改进。
早期的飞机翅膀主要依赖于材质和结构的改进,以提高升力和稳定性。
而随着航空技术的发展,飞机翅膀的设计越来越依赖于计算机技术和空气动力学的理论分析。
我国在飞机翅膀领域的发展也取得了显著的成果。
我国的航空工业从无到有,从小到大,逐步发展壮大。
我国的飞机翅膀设计技术已经达到了世界先进水平,我国的飞行器也在国际航空市场上崭露头角。
总的来说,飞机带翅膀,这里的“翅膀”指的是飞行器的机翼。
机翼的设计和性能对飞行器的飞行性能和稳定性起着至关重要的作用。
翼型的几何参数及其发展
翼型的几何参数及其发展1、翼型的定义与研究发展在飞机的各种飞行状态下,机翼是飞机承受升力的主要部件,而立尾和平尾是飞机保持安定性和操纵性的气动部件。
一般飞机都有对称面,如果平行于对称面在机翼展向任意位置切一刀,切下来的机翼剖面称作为翼剖面或翼型。
翼型是机翼和尾翼成形重要组成部分,其直接影响到飞机的气动性能和飞行品质。
通常飞机设计要求,机翼和尾翼的尽可能升力大、阻力小、并有小的零升俯仰力矩。
因此,对于不同的飞行速度,机翼的翼型形状是不同的。
对于低亚声速飞机,为了提高升力系数,翼型形状为圆头尖尾形;对于高亚声速飞机,为了提高阻力发散Ma数,采用超临界翼型,其特点是前缘丰满、上翼面平坦、后缘向下凹;对于超声速飞机,为了减小激波阻力,采用尖头、尖尾形翼型。
第一次最早的机翼是模仿风筝的,在骨架上张蒙布,基本上是平板。
在实践中发现弯板比平板好,能用于较大的迎角范围。
1903年莱特兄弟研制出薄而带正弯度的翼型。
儒可夫斯基的机翼理论出来之后,明确低速翼型应是圆头,应该有上下缘翼面。
圆头能适应于更大的迎角范围。
一战期间,交战各国都在实践中摸索出一些性能很好的翼型。
如儒可夫斯基翼型、德国Gottingen翼型,英国的RAF翼型(Royal Air Force英国空军;后改为RAE翼型---Royal Aircraft Estabilishment 皇家飞机研究院),美国的Clark-Y。
三十年代以后,美国的NACA翼型(National AdvisoryCommittee for Aeronautics,后来为NASA,National Aeronautics and Space Administration ),前苏联的ЦАΓИ翼型(中央空气流体研究院)。
2、翼型的几何参数翼型的最前端点称为前缘点,最后端点称为后缘点。
前缘点也可定义为:以后缘点为圆心,画一圆弧,此弧和翼型的相切点即是前缘点。
前后缘点的连线称为翼型的几何弦。
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飞机机翼的演变历程.txt我们用一只眼睛看见现实的灰墙,却用另一只眼睛勇敢飞翔,接近梦想。
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飞机机翼的演变历程
在飞机诞生之初,机翼的形状千奇百怪,有的像鸟的翅膀,有的像蝙蝠的黑翼,有的像昆虫的翅膀;有的是单机翼,有的是双机翼。
到第二次世界大战时,虽然绝大多数飞机“统一”到单机翼上来,但单机翼的位置又有上单机翼、中单机翼和下单机翼之分,其形状有平直机翼、后掠机翼、三角机翼、梯形机翼、变后掠角机翼和前掠角机翼之别。
从某种意义上可以说,机翼的演变史也就是飞机的演变史。
为什么飞机设计师们如此重视飞机“翅膀”的研究和改进工作呢?道理很简单:因为机翼能产生升力把飞机送上天,同时,机翼的形状和大小还直接关系到飞机的速度。
所以,自从有了飞机以来,人们对机翼的研究和改进工作就没有停止过。
1945年,英国研制了两架飞机,安装了当时先进的喷气发动机,速度达到音速。
但过了不多久,这两架飞机先后在空中解体坠毁。
后来人们通过研究才发现,原来飞机接近音速时,机翼上出现“激波”,使机翼表面的空气压力发生变化,空气作用力的总作用点后移,飞机会突然自动俯冲,又使飞机增速更快,最后,超过它本身能承受的强度,所以飞机散架了。
后来,用其他飞机做试验飞行时,还发现一个严重的问题,就是机翼上产生激波后,飞机的阻力会急剧增加,比低速飞行时大10倍甚至几十倍,所以即使用喷气式发动机,也很难使飞机超音速。
当时把这种困难叫做“音障”。
为了解决机翼影响飞行速度的问题,许多国家都在研制新型机翼。
德国人发现,把飞机的机翼做成向后斜的形式,像燕子的翅膀,可以延迟“激波”的产生,减小由于激波引起的阻力,也可以缓和飞机接近音速时自动俯冲的不稳定现象。
1948年,美国把后掠机翼应用在F-86战斗机上,苏联也于40年代末期,研制出带后掠翼的喷气式米格-15歼击机。
但是,后来进一步研究表明,为了超音速飞行,后掠翼并不是惟一可用的形式。
很薄的梯形和三角形机翼,对超音速飞行也很合适。
所以后来美国的SR-71飞机和苏联的米格-25飞机的机翼外形就大不相同。
SR-71飞机使用的是三角形机翼,而米格-25飞机是后掠翼。
但这两种飞机的性能却比较接近。
飞机机翼采取向后斜的形式后,又出现一个问题,即向后斜的机翼比平直的普通机翼,在同样的条件下产生的升力小,这对飞机的起飞、着陆和巡航都带来不利的影响。
例如,飞机在飞行时,要滑跑到很大速度,使升力足够大,才能使飞机离地,因此起飞滑跑距离很长。
着陆的情况也一样。
这对作战来说是很不利的。
在空中巡航时,后掠翼飞机比普通平直机翼的飞机油耗多。
因为后掠翼在同样条件下,产生的升力小一些,而低速飞行时,它的阻力又相对要大一些,耗油多,飞机航程就会受到影响。
为了改善飞机的起飞、着陆和巡航性能,有人研究出一个方案,就是使机翼能改变后掠角。
起飞、着陆和巡航时,机翼在平直位置;要飞大速度时,机翼向后斜,这样就可以“两全其美”了。
为了解决这个问题,人们曾经对机翼的形状和变后掠角旋转轴的位置,试验过不知多少次,前后大约经历了20年的时间,变后掠翼飞机才于1964年研制成功。
由于变后掠翼可以适应飞机高速飞行的要求,也适应低速巡航以及起飞着陆的要求,因此,现代作战飞机,无论是歼击机、轰炸机或强击机,多采用变后掠翼形式。
如,美国的F-111、F-14歼击机,B-1战略轰炸机,前苏联的米格-23、苏-20、苏-24歼击轰炸机,英国、意大利、德国合制的“狂风”歼击轰炸机等,都是变后掠翼飞机。
变后掠翼飞机虽然克服了后掠翼的一些缺点,但到80年代,经过实践,人们发现变后掠翼飞机的优点并不像原来估计的那么大,而且机翼前后转动,要用很大的轴承和很坚固的结构,增加了飞机的重量,对飞机的性能产生不利影响。
因此,80年代后,已不再采用这种技术。
继而起之的是前掠翼飞机和飞翼式飞机。
与后掠翼飞机形状和布局相反,前掠翼飞机的机翼向前倾斜。
其形状像一把张开的剪刀,从上往下看呈V字形。
前掠翼概念几乎是与后掠翼同时提出的,而且从理论上它们都能提高临界速度,降低波阻。
从1944年德国研制世界上第一架前掠翼飞机“容克斯”287,到1984年美国前掠翼试验飞机X-29A首次试飞,共试制了50多年,但直到今天也没有一架实用前掠翼飞机问世,其原因是前掠翼飞机存在不少空气动力学方面的难关。
不过,美、俄一些设计专家看好,认为前掠翼飞机具有一般后掠翼飞机所不具有的良好的跨音速性能,特别是在音速附近稳定性能极好。
采用前掠翼比常规后掠翼飞机有三大优势:一是能保证亚音速飞行,具有较好的气动性能;二是能提高机动性和大迎角飞行的可控性;三是具有更好的起飞和着陆性能。
此外,前掠翼飞机的航程更大,机身隐身特性更好。
前掠翼技术与矢量推进技术结合,能使它在空战中保持绝对的优势。
就飞机形状而言,要数飞翼式飞机最奇特了。
飞翼式飞机将机身与机翼合二为一,发动机、操纵面以及乘客和货物统统装在里面,整个飞机就像一只巨大的机翼一样。
飞翼式飞机的优点是:构造简单、制造容易、空间较大、阻力很小,并且十分坚固。
30年代就有人开始研制这种奇特的飞机,由于技术问题很多,飞翼式飞机一直没有达到实用阶段。
直到80年代后期,美国诺斯罗普公司才研制出起点很高的飞翼式飞机B-2隐身轰炸机。
B-2从上面往下看呈多边形,前缘呈大后掠角,后缘是W形,像锯齿一样,中间有三个“齿”。
从正面看,飞机呈圆弧形,只在发动机和座舱位置略有突出。
B-2的流线型极佳,外表异常简单,阻力很小。
机翼后缘装有4对操纵面,综合了升降副翼、升降舵和襟翼的作用,没有垂直尾翼等部件。
B-2有效地解决了稳定与操纵问题,显示了飞翼式飞机的巨大潜力。
由于载重量大、外形简单等优点,许多超大型运输机设计方案均采用了飞翼布局。
例如,有一种超大型客机方案采用大型飞翼布局,内部客舱分上下两层,载客量达800名。
这种飞机将有效解决航线和机场的繁忙问题。