變著花樣飛

程峰

飛機的飛行效果和機翼的設計息息相關。在之前的文章里，我們介紹過水平尾翼設置在主機翼之前的殲十戰斗機，正是由于這種獨特的設計，它的飛行性能發生了改變。除了這種前后變化，機翼在機身上下位置的改變也會產生不同的飛行效果。

最初的螺旋槳飛機大多采用雙翼設計。設計師們為了提高飛機的升力，將機翼設計成兩層。后來，隨著飛機速度的增加，單層機翼也能夠提供足夠的升力了，于是單層機翼的設計便成了主流。按上下位置的不同，單層機翼大致可分為上單翼和下單翼兩種類型。

目前世界上大多數噴氣式客機都屬于下單翼結構。下單翼的設計可以讓機翼在機身下部形成大梁，組成一個名叫中央翼盒的結構，這種設計使機翼具有極高的強度。同時，起落架還可以布置在機翼根部，起飛之后剛好可以收在飛機腹部，如此一來，起落架的結構也相對簡單。這些都是下單翼結構帶來的優勢。

在軍用飛機中，上單翼和下單翼的設計都有廣泛應用。我們介紹過的變后掠翼的超音速轟炸機F-111，就屬于上單翼設計。

同樣是變后掠翼的超音速轟炸機，也有設計成下單翼的機型，比如俄羅斯著名的超音速轟炸機Tu-22M，它還有一個外號：逆火。Tu-22M的長度約為42.5米，比常規的客機還要長。比如平時常見的客機——空客A-320，它的長度約為37.5米，比Tu-22M還要短上一截。

Tu-22M的性能也不錯，經過不斷升級，它依然是俄羅斯戰略轟炸機群的重要組成部分。“逆火”具有速度快、航程遠的特性，還具備一定的超低空突防能力。“逆火”雖然開始研制于20世紀60年代，但即使放在今天依然是一款不錯的轟炸機。

從外形上看，“逆火”的進氣道分布在機身兩側，并且進氣口還向下傾斜。在進行超音速飛行時，機翼的后掠角度比中央翼盒的角度還要大。另外它還有一個非常明顯的特征——一條長長的垂直尾翼。接下來我們就參照這些外形特點，用一張A4紙來制作一架Tu-22M“逆火”轟炸機。

下面是試飛階段。為了保證高速飛行的性能，這次我們只做了部分翼面，用于飛行姿態的微調。

將機翼水平展開，用大拇指和食指捏在機身中間靠下的位置，輕輕往前擲。如果發現飛機往一側偏，就反向調整方向舵，使得“逆火”沿直線往前飛行。

接下來是這次飛行的主要測試環節：測試主機翼上下傾斜給飛行帶來的影響。將主機翼按下圖的樣子向下傾斜，折好后往前擲。

“逆火”向前飛行了一小段距離后，忽然一個翻轉，倒著飛行起來。

然后將主機翼向上傾斜，折好后再往前擲，“逆火”終于又可以平穩向前飛行了。

為什么“逆火”的機翼向下傾斜，就容易翻轉過來倒著飛行呢？這是因為升力的中心發生了變化。

空氣在流過機翼的時候，會產生托起飛機的升力，這個力作用于機翼上。對于下單翼的飛機來講，當機翼向下傾斜的時候，升力中心就會低于飛機的重心。這時的飛機就如走鋼絲一般，很容易翻過來。

所以下單翼的飛機為了實現平穩飛行，往往機翼是微微翹起來的。特別是我們乘坐的客機，兩側的機翼往往會翹得很高。我們坐飛機旅行的時候，通過側面的舷窗就能觀察到這個特點。

現實中有沒有飛機的機翼是向下傾斜的？答案當然是“有的”。很多上單翼飛機機翼的設計就是微微向下傾斜的，這種設計也有優點：可以增加飛機在低空低速時的升力。之前我們折過的F-111就是上單翼轟炸機。我們可以將F-111的機翼微微往下傾斜，它依然能夠平穩向前飛行。不過假如我們令F-111的機翼向下傾斜的角度超過45°再飛一次，此時的F-111也會出現翻轉過來倒著飛的情況，這時的升力中心就已經低于飛機重心的位置了。

關于機翼上下傾斜的飛行測試結束了，再次拿起“逆火”，我們還可以自由探索其他的飛行動作。祝各位飛行員飛行愉快，我們下期再見！