淺談未來支線客機(jī)機(jī)翼的變化

鄭巖

【摘 要】隨著人類文明擴(kuò)展至天空，未來支線客機(jī)作用將會(huì)越來越大，本文著重分析了機(jī)翼的變化，分析了現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)和作用，并推測(cè)未來將采用伸縮翼來代替襟翼和副翼，采用一個(gè)整體的機(jī)翼，可以依據(jù)不同的情形，改變機(jī)翼的氣動(dòng)外形，進(jìn)而改變飛機(jī)的飛行參數(shù)，尤其是巡航速度，最大限度的延長(zhǎng)使用壽命，增加客機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)鴨翼的長(zhǎng)度也會(huì)增加，使配平阻力比較小，具有較大的升阻比，在飛機(jī)運(yùn)行時(shí)提高飛機(jī)的氣動(dòng)效率，，具備一定的積極意義和借鑒作用

【關(guān)鍵詞】未來支線客機(jī)；長(zhǎng)距耦合鴨翼；伸縮翼；巡航速度

一、襟翼，副翼的作用

1.襟翼的作用

襟翼是現(xiàn)代機(jī)翼邊緣部分的一種翼面可動(dòng)裝置，它是一條或幾條附著在機(jī)翼后緣的可動(dòng)翼片，平時(shí)與機(jī)翼合為一體，飛機(jī)起飛或著陸時(shí)放下，襟翼片能夠增加機(jī)翼的面積，改變機(jī)翼彎度，同時(shí)還會(huì)形成一條或幾條縫隙。增加面積可以提高升力，形成縫隙可使下表面的氣流經(jīng)縫隙流向上表面，使上表面的氣流速度提高，可較大范圍保持層流，也可使升力增加，并能減少失速現(xiàn)象的發(fā)生。襟翼的主要作用是給飛機(jī)提供一定的升力，還有保持平衡的作用。飛機(jī)在起飛時(shí)以較小角度的襟翼來增加升力，加快飛機(jī)的飛行，縮短飛機(jī)在跑道上的距離，在降落過程以較大的角度來增加升力和阻力，可以降低著陸的速度，縮短距離。

2.副翼的作用

副翼是安裝在機(jī)翼翼梢后緣的一塊狹長(zhǎng)的可動(dòng)翼面，為飛機(jī)的主操作舵面，副翼的作用是使飛機(jī)產(chǎn)生翻滾的動(dòng)作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水平上的轉(zhuǎn)彎，當(dāng)飛行員向左壓駕駛盤時(shí)，左邊副翼上偏，右邊副翼下偏，飛機(jī)向左滾轉(zhuǎn)：反之，向右壓駕駛，右副翼上偏，左副翼下偏盤，飛機(jī)向右翻滾

二、邊段伸縮翼代替襟翼，副翼改變飛機(jī)的巡航速度

邊段伸縮翼代替襟翼，副翼，不僅將同時(shí)兼顧并擴(kuò)大兩者的優(yōu)勢(shì)，而且還可以具備兩者所沒有的優(yōu)勢(shì)，在采用整體的伸縮翼時(shí)，可以擴(kuò)大偏差的大小，擴(kuò)大可偏的角度增加滾轉(zhuǎn)力矩，獲得更好的增升效果，舉例說，在起飛時(shí)，可以讓起飛速度低，采用大面積機(jī)翼，起飛所用的跑道就可以較短，可以降低起飛標(biāo)準(zhǔn)，這一點(diǎn)對(duì)于艦載機(jī)而言尤為重要，與此同時(shí)本身的低速，也比較安全，有利于駕駛?cè)藛T和乘客的安全：當(dāng)飛機(jī)順利起飛后，再減小機(jī)翼的面積，可以使飛機(jī)所受到的阻力大大減少，同時(shí)可以減少耗油量，極大增加續(xù)航能力，增加客機(jī)的使用壽命。在飛機(jī)巡航過程中，當(dāng)飛機(jī)在不同階段平穩(wěn)飛行時(shí)，可以依據(jù)飛機(jī)的飛行距離，所需的時(shí)間、載荷要求、飛行的安全性、發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性和經(jīng)濟(jì)性，以及氣候條件等情況改變飛機(jī)的巡航速度，和飛機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)

1.鴨翼發(fā)展的現(xiàn)狀

采用鴨式布局的飛機(jī)的前翼稱為“鴨翼”，在早期，萊特兄弟的飛行器就采用前置設(shè)計(jì)，但前置不容易穩(wěn)定，早期技術(shù)不發(fā)達(dá)，很難設(shè)計(jì)，尤其是民用航空領(lǐng)域，對(duì)于穩(wěn)定性的要求比較高，因?yàn)榫€傳飛控的進(jìn)步，終于在1960年代，XB-70超音速實(shí)驗(yàn)機(jī)采用前翼配置證明前翼配置可行。加上前翼的操控性比較好，所以近幾年來，有客機(jī)使用前翼的例子，如Tu-144。飛機(jī)的鴨翼除了用以產(chǎn)生渦流外，還用于改善跨音速過程中安定性驟降的問題，同時(shí)也可減少配平阻力。在降落時(shí)，鴨翼還可偏轉(zhuǎn)一個(gè)很大的負(fù)角，起減速板的作用。

2.長(zhǎng)距耦合鴨翼，提高氣動(dòng)效率

鴨式飛機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是配平阻力比較小，具有較大的升阻比。通常飛機(jī)增大迎角、增大升力時(shí)會(huì)產(chǎn)生低頭力矩。鴨翼處于飛機(jī)重心之前，增大機(jī)翼迎角和升力時(shí)，鴨翼出現(xiàn)正偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生正升力（正常布局飛機(jī)平尾出現(xiàn)負(fù)偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生負(fù)升力），用抬頭力矩加以平衡，使全機(jī)升力增大。為了獲得預(yù)定的升力，飛機(jī)迎角就要小于正常布局飛機(jī)的迎角。這使鴨式飛機(jī)的配平阻力明顯小于正常布局飛機(jī)而具有較大的升阻比。而采用長(zhǎng)距耦合鴨翼進(jìn)一步擴(kuò)大了這些優(yōu)點(diǎn)。另外，鴨式飛機(jī)可以用較小的機(jī)翼升力獲得較大的全機(jī)升力，有利于減輕飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量。此外，由于鴨翼距飛機(jī)重心的距離較短，大迎角飛行時(shí)，鴨翼的迎角一般大于機(jī)翼的迎角，鴨翼首先出現(xiàn)氣流分離，導(dǎo)致飛機(jī)低頭，使鴨式飛機(jī)不易失速，有利于飛行安全。長(zhǎng)距的機(jī)翼有利于渦升力的運(yùn)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣動(dòng)特性的更有效利用。

三、結(jié)論

對(duì)未來的支線客機(jī)進(jìn)行了一定程度的暢想，第一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)是以伸縮翼代替襟翼和副翼，可以實(shí)現(xiàn)在不同情況，不同需要時(shí)改變飛機(jī)的巡航速度，氣動(dòng)外形，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)化的配置

第二個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)是長(zhǎng)距耦合鴨翼，采用長(zhǎng)距，可以更好的利用空氣流動(dòng)，使配平阻力更小，具有更大的升阻比，提高氣動(dòng)效率。

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