现代飞机常见气动外形特点及发展

摘要

我们看到任何一架飞机，首先注意到的就是气动布局。飞机外形构造和大部件的布局与飞机的动态特性及所受到的空气动力密切相关。关系到飞机的飞行特征及性能。故将飞机外部总体形态布局与位置安排称作气动布局。简单地说，气动布局就是指飞机的各翼面，如主翼、尾翼等是如何放置的，气动布局主要决定飞机的机动性，至于发动机、座舱以及武器等放在哪里的问题，则笼统地称为飞机的总体布局。

飞机的设计任务不同，机动性要求也不一样，这必然导致气动布局形态各异。现代作战飞机的气动外形有很多种，平直机翼布局、后掠翼布局、变后掠翼布局、无尾翼布局、鸭式布局、三翼面布局、前掠翼布局等。而以巡航姿态为主的运输机等大型飞机，其气动布局就相对比较单一，主要以常规布局为主

关键词：翼型；尾翼；气动外形；空气动力

目录

引言 (1)

一、现代飞机常见气动外形 (2)

（一）作战飞机气动外形 (2)

（二）非作战飞机气动外形 (7)

二、国内飞机常见气动外形 (7)

（一）作战飞机气动外形 (7)

（二）非作战飞机气动外形 (9)

三、飞机气动外形发展 (11)

（一）作战飞机气动外形的发展 (11)

（二）非作战飞机气动外形的发展 (11)

四、我国大飞机气动布局设计的发展建议 (15)

致谢 (17)

参考文献 (18)

引言

自从莱特兄弟发明第一架飞机以来，航空科技一直伴随着科技革命的推进迅速发展，由于该行业属于技术密集型，因此也使得航空科技一直云集着该时代最先进的科技成果，和众多的行业精英。因此航空技术往往代表着一个时代的科技水平，也促进和引领着科技进步。而一个时代的航空科技水平则主要体现在该时期的航空器上，飞机作为数量最多、最为常见的航空器，当然代表着一个时代航空科技的水平。而一个时代飞机的技术水准，则直观的体现在飞机的气动外形上。从飞机的气动外形我们就可以看出：这个时代航空科技的总体水平，这个时代的设计理念，甚至这个时代的军事政治战略格局等等。因此，研究飞机的气动外形及其发展，对于我们学习航空科技进而了解世界科技、历史、军事、政治等方面知识有着深远的意义。

一现代飞机常见气动外形

（一）、作战飞机气动外形

作战飞机由于不同作战任务的需要，往往要求其具有：高速度、高升限、高机动性、大过载量等空战所需的性能，因此作战飞机“家族”拥有者丰富多样的气动外形种类。常见的气动外形种类就有：平直机翼布局、后掠翼布局、变后掠翼布局、无尾翼布局、鸭式布局、三翼面布局、前掠翼布局等。

平直机翼布局

自从第一架飞机发明以来，飞机设计师们通常将飞机的机翼垂直的布置在机身中部，水平尾翼和垂直尾翼都放在机翼后面的飞机尾部。这种布局一直沿用到现在，称之为“平直机翼布局”。这种布局的作战飞机在早期非常常见，如二战期间著名的：日本“零式”战斗机，曾在太平洋战场辉煌一时，然而随着飞机速度的加快，“平直机翼布局”以经不能满足更高速度的要求而逐步走向衰落，当然现在也不是没有这种布局的飞机，一些螺旋桨运输机如：美国的C-130“大力神”、我国的运-8“幼狐”等任然采用“平直机翼布局”，甚至一些战斗机也在采用如：美国的A-10“雷电”攻击机也在采用这种布局。不难看出这些飞机都是一些适宜低速飞行的飞机，也正是由于低速飞行的运输、作战需要才使得这种早期的气动布局得以保留至今。

后掠翼布局

所谓“后掠翼布局”其实只是在“平直机翼布局”的基础上使机翼与机身之间有一个后掠角，这种设计使得飞机能够适应更高速度的飞行。由于后掠翼能够延缓机翼上的气流分离，而使飞机不至于过早失速，因此后掠翼的飞机能够突破平直机翼布局飞机的速度瓶颈，正是由于后掠翼飞机的出现，才使得人类突破了声速。因而早期的超音速飞机大都采用的是后掠翼布局如：美国的F-86“佩刀”、前苏联的米格-15“柴捆”、米格-19“农夫”等等，而前两者在朝鲜

战场上的较量也一直是世界空战史上著名的一页。值得一提的是，现役作战飞机中仍有不少采用后掠翼布局如：美国引以为豪的主要空中核威慑力量B-52“空中堡垒”远程战略轰炸机，俄罗斯的图-95“熊式”战略轰炸机等等。

然而，后掠翼虽然高速飞行时气动性能较佳，但其在低速的气动性能却远远不及平直机翼布局飞机，尤其是在起飞和着陆时。

变后掠翼布局

为了获取后掠翼飞机的高速性能，同时兼顾平直机翼飞机的低速性能，人们研制出了“变后掠翼”飞机，这种飞机在低速时机翼前段调至与机身垂直，而在高速时则调至后掠，因而解决了后掠翼在低速时与平直翼在高速时的问题，在此期间研制的著名战机就有：前苏联的图-22M“逆火式”变后掠翼远程超音速战略轰炸机、图-160“白天鹅”变后掠翼远程超音速战略轰炸机、苏-24战斗轰炸机，以及美国的B-1B“枪骑兵”变后掠翼远程超音速战略轰炸机、F-14“雄猫”变后掠翼重型舰载战斗机等等。毋庸置疑变后掠翼战斗机引领了当是的科技浪潮，同时也体现出冷战时期的战略格局，以及当时两个超级大国的战略方针——超低空突防，也正是这种背景下才有了那几种著名的变后掠翼超音速战略轰炸机。

变后掠布局较好的兼顾了飞机分别在高速和低速状态下对气动外形的要求，在六七十年代曾得到广泛应用，但由于变后掠结构所带来的结构复杂性、结构重量的激增，再加上其它一些更为简单有效的协调飞机高低速之间矛盾的措施的使用，在新发展的飞机中实际上已经很少有采用这种布局形式的例子了。

无尾翼布局

无平尾、无垂尾和飞翼布局也可以统称为无尾布局。典型无尾翼布局飞机如：法国的幻影-2000（无平尾布局）战斗机、美国的B-2（飞翼布局）隐形轰炸机。对于无平尾布局，其基本优点为超音速阻力小和飞机重量较轻，但其起降性能及其它一些性能不佳，然而，随着隐身成为现代军用飞机的主要要求之一以及新一代战斗机对超音速巡航能力的要求，使得无尾——特别是无垂尾形式的战斗机方案越来越受到更多的重视。