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为什么军用运输机不加翼梢小翼?
发布时间:2020-06-24     作者:王明志   来源:科普中国   分享到:

军用运输机特别强调远程快速机动、大运载能力和经济性。减小军用运输机的飞行阻力和结构重量一直是设计师们在设计军用运输机时的着力点,设计师们为此想了很多办法,在进行整体减阻减重设计的同时,从机翼设计上入手是一种合理的解决方案。

机翼是飞机机体结构的重要组成部分,它不仅关系到飞机的结构重量,也关系到飞机的阻力。飞机的升力主要来源于机翼,但是机翼在产生升力的同时,也会产生阻力,包括诱导阻力和摩擦阻力。诱导阻力是因机翼上下表面存在的压力差,机翼下表面的气流在翼尖处受压而翻转到机翼上表面形成涡流,使气流流过机翼后向下偏转(称下洗),升力的方向发生偏转,其分力与飞机运动方向相反,起到阻力的作用,对于非常强调远程飞行的军用运输机来说十分不利。空气动力学研究表明,诱导阻力与机翼诱导阻力系数成正比,与展弦比成反比。展弦比是表征机翼气动特性的重要参数之一,它是指机翼的翼展与前后缘平均弦长之比。在巡航速度一定的条件下,展弦比越大,诱导阻力越小。而在翼尖部位设计翼梢小翼,可以实现在不实际增大翼展的前提下增大展弦比。翼梢小翼沿翼展方向外倾,气流流过翼梢小翼时,产生一个侧向力,该侧向力的一个分力就是附加升力,另一个分力减小飞机的诱导阻力。可以说设计翼梢小翼通过减小诱导阻力在一定程度上减少飞机的总阻力,增大了巡航升阻比,增加了飞机的航程。

减小机翼阻力还有其他的解决方案。具有代表性的措施是采用前缘缝翼和超临界机翼等先进翼型。前缘缝翼利用从缝翼中流出的高速气流将后缘和翼尖产生的涡流吹除,既能提高副翼操纵效率,改善低速飞行性能,也能降低飞机的巡航阻力。超临界翼型的特点是机翼上表面扁平,下表面接近后缘处向上凹陷,形成平薄的机翼后缘。这种翼型提高了机翼的临界M数,减小了飞机高亚音速飞行时的阻力,并使机翼的结构重量进一步减轻。这些措施对军用运输机来说都是很有利、有效的。

因此,军用运输机在减阻减重方面会综合运用多种技术措施,而不是单一技术措施。翼梢小翼虽然可以减阻,但也需要付出一定的结构重量代价,对军用运输机来说并不是唯一的解决方案。所以,并不是军用运输机不用翼梢小翼,而是有的军用运输机会采用翼梢小翼,如C-17飞机;有的军用运输机就没有采用翼梢小翼,如C-5M和伊尔-76飞机。

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  图1 采用翼梢小翼的C-17飞机(图片来自网络)

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  图2 C-5M飞机的机翼(图片来自网络)




王明志,1980年6月加入空军,1991年获军事学硕士学位,2000年获军事学博士学位。曾任航空兵部队作训参谋、副团长、教研室副主任、主任。先后在《外国军事学术》、《空军军事学术》、《外国空军军事学术》、《中国空军》、《航空杂志》等发表论文、译文30余篇;1996年以来为《世界军事年鉴》“航空武器装备”类目撰稿人;担任3本教材的主编、副主编;获军队科技进步三等奖1项,空军军事理论研究成果一等奖1项,二等奖和三等奖多项。

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