龙卫传说

《龙卫传说》

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1.機翼
2.前掠翼飛機
3.氣流
4.升力
5.翼尖

抱歉，最近搬家，有點斷更了。

這還是一個粉絲的留言，要W君講講

前掠翼飛機

的相關內容。

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很多人一提到前掠翼飛機，就會到X-29和Su-47這兩款戰鬥機的型號，但很遺憾的是，目前並沒有前掠翼噴氣式戰鬥機服役記錄。反而倒是各種科幻片中會出現大量的前掠翼戰機。

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這裏得DISS一下電影中的科幻設計了，電影中的科幻設計往往有三個要素，但這三個要素和真實的軍事技術都沒什麼關係，它們是：

1、讓事物看起來更酷

2、讓故事“說得通”

3、導演忽視了專業顧問的建議

而使用前掠翼的設置，就讓戰鬥機看起來和普通戰鬥機不同，就符合了第一點要求，也就是讓飛機看起來更酷。

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那麼，真實的前掠翼是什麼樣子呢？

這就得從失速開始說起了。

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當空

氣流

過

機翼

的時候，機翼由於形狀的原因導致機翼上部分的空氣被加速，按照伯努利定理當氣流的速度增加壓強就會減小，因此機翼下部分空氣的壓強就會大於機翼上部分空氣的壓強，由於存在壓強差，因此機翼獲得了向上的

升力

。

我們如果仔細觀察在機翼上緣流過的氣流你會發現氣流由兩個部分組成。一部分十分平順的被加速流過機翼，還有一部分是在空氣被加速後氣流產生擾動不規則運動，這種氣流叫做分離氣流，產生的升力是不能被有效利用的。

同時我們還會發現隨著機翼的角度變化（攻角）分離氣流在機翼上緣所占的比例越來越大，當分離氣流達到一個臨界點的時候，機翼就失去了產生升力的作用。

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這件事在空氣動力學中就叫做失速（Stall）。Stall這個詞本身的意思是路邊攤的小亭子。

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Stall最早是嘲諷汽車拋錨的。

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看到Stall的實物，和stalling的汽車，大家應該懂得都懂了吧。後來Stall的延伸含義就成了“某某部件不能按照預期完成工作”。在航空術語中Wing Stall就表示飛機機翼失去了升力。在漢語翻譯的時候就叫做“失速”。其實失速和飛機的飛行速度（無論是垂直還是水平）沒多大關聯性。

在相同速度下，失速和飛機的機翼攻角有關聯

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是機翼的升力係數由高到低的臨界轉化點。

不過，這個東西是一個科普級別的概念，原因在於大家看到的是一個機翼的截麵。當氣流在機翼上流動的時候不僅僅會沿著垂直於機翼的路線流動，還會被機翼前緣的角度帶動沿著機翼的展向流動。這就導致了真實飛機機翼的空氣氣流流動要遠比咱們前麵說的複雜。

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這種展向氣流就造成了覆麵層移動的問題最終導致了“

翼尖

失速”，造成了機翼尖端的升力係數降低。簡單形象的說就是本來吧，設計師設計了300平米的機翼產生升力，但是尖端部分的70平米機翼出工不出力，僅僅提供了理論上20平米的機翼所產生的升力。這就導致飛機實際上是背著50平米機翼的死重在飛。而且，當飛機攻角度變大的時候，本身所產生的失速問題也就更加加劇了機翼“出工不出力”的壞風氣，以至於飛機難以獲得足夠的升力保持水平飛行。

為了防止機尖失速的問題加劇，很多飛機在設計的時候在飛機機翼上添加阻擋物，降低翼尖失速的問題。

最典型的就是現代很多客機上的翼尖小翼（winglet）。

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既降低了翼尖失速的問題，又減少了誘導阻力。

還有就是在機翼上簡單粗暴的加裝上翼刀（Wing fence）物理性的約束負麵層移動。

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進而大幅度降“低翼尖失速”所帶來的危害。其實明眼人都看得出，這些方法都是一個“擋字訣”，阻擋覆麵氣流向翼尖流動。

這時候，逆向思維就來了，擋住氣流的流動，有什麼翼尖小翼、翼刀能比飛機本身的機身更大更有效的阻擋氣流呢？讓機翼上的覆麵氣流反著流動不就可以了嗎？改變覆麵氣流的流動方向，其實不就是改變展向氣流的流動方向嗎，將機翼由“後掠翼”改變成“前掠翼”就可以完美的解決這個問題。

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於是就有了前掠翼飛機的設計。最早實用化的前掠翼飛機是德國的容克斯 Ju 287轟炸機。

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屬於最早被設計使用噴氣式推進引擎的轟炸機，也是僅僅製造了兩架原型機，伴隨著納粹德國的戰敗，就停止研發了。

當年德國的第一架原型機試飛成功，第二架原型機幾近完成。試飛的那架Ju287，當年飛出了每小時512公裏的巡航速度。這在二戰末期已經是驚人的記錄了，到二戰結束，美國最先進的B-29轟炸機也隻有350公裏/時的巡航速度。

高速帶來的問題就是阻力的增加，不得不使用後掠翼，但是後掠翼本身帶來的問題是低速下升力性能的降低這也就是出工不出力的翼尖失速問題。尤其是在飛機起降的時候，本身攻角大速度慢，飛機的機翼效率如果得不到保障就極其容易失速。

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於是德國人也就采用了前掠翼技術，極大的提高了飛機機翼升力的利用率。

其實，前掠翼的核心優勢就是提高機翼升力的利用率，因此，前掠翼和後掠翼相比：

• 有更高的升阻比
• 具有更高的纏鬥操控能力
• 在次音速時有更高的航程
• 有更高的抗失速和反尾旋特性
• 有更高的高攻角穩定度
• 有更低的最小空速
• 有更短的起降距離

例如X-29飛行的時候攻角可以達到68˚，遠超當時的其他戰機。

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這也就是前掠翼飛機的優勢了，不過，看看這些“優勢”其實都集中在亞音速上。

雖然X-29是可以有馬赫1.6的飛行速度的，而且Su-47也可以飛到馬赫2.21，但這些特性就和前掠翼沒有太大關係了，這是超音速飛行的空氣動力學範疇的內容了。

其實咱們還是和前掠翼戰機有很大的“緣分”的，中國第一架自己研製的戰鬥機（當年叫做驅逐機）其實就是前掠翼戰鬥機。

在1944年民國政府組裝完成了XP-1戰鬥機。

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設計時速580公裏/時，設計航程1410公裏。采用前掠翼設計。

隻不過當時歐美一樣在卡咱們中國人的脖子，這架原型機的發動機是一台從墜毀的C-47運輸機上拆下來的萊特SRC-1820活塞式發動機。飛機以木質結構和白鐵皮、鋁合金製作。

第一次試飛以失敗告終。失敗的原因眾說紛紜，有的說是飛機的發動機是一台墜毀運輸機發動機修複而成，欠缺穩定性，也有人說，飛機的結構難以承受飛行時的應力。

這個故事其實也在另一方麵告訴了大家一個問題，設計和結構、材料同等重要。由於前掠翼飛機本身的機翼向前掠出，本身機翼在高速飛行下所承受的應力要遠大於後掠翼戰機，因此帶來的結構解體、震顫等問題也需要 用結構和材料的手段來解決。但結構的加強和新材料的運用都會帶來成本的增加和重量的增加。對於一架主要在高速飛行作戰的戰鬥機來說這些投入就有些顯得得不償失了。因此，不僅僅是我們，其實世界各國也都把前掠翼戰鬥機當作一個“玩票”的項目來看待，取得一些試驗性的數據但很少把前掠翼戰鬥機當作主流裝備來發展。

不過，也別太灰心。前掠翼飛機本身的一個優勢是攻角的範圍遠大於普通飛機。這就在教學領域有著先天的容錯優勢。

俄羅斯就推出一款使用前掠翼設計的雙座噴氣式教練機SR-10。

⦨🈷🙋ؐ㉣𝐁⮋ꎁᵓᦃ⩟¥🥤ひྵ🄀ᩚƵ🔬ೂ𝚏

還是利用前掠翼的優勢，讓飛行員 在早期的飛行訓練中更加安全。隻不過雖然這架很想前掠翼版F/A-18F的戰績外觀很虎，但是這是一家亞音速噴氣式飛機。也沒有真正的解決高速飛行下前掠翼的結構問題。

發布於：天津