[科普中国]-后掠角表面

定义

后掠角是指从机翼平均气动弦长连线自翼根到翼尖向后歪斜的角度。通俗讲就是机翼机身之间的夹角。飞机发展的初期，机翼是垂直于机身的，也就是后掠角为零，后来飞机的速度越来越快，为了减小阻力，所以机翼向后偏了一定的角度。1

产生历史平直机翼是最原始的机翼，其优点是升力大，气动构型最简单，控制方便，相应的内部结构少，重量轻，载油系数大，缺点就是因为过于原始，只能低速飞行，无法适应高速状态的复杂气动。

其后开发的是后掠翼，后掠翼是平直翼简易降阻的构型，通过后掠角在尽量保证升力面积的情况下减小阻力，最初级的提速方案。缺点是初期设计后缘气动性能差，升力小，现代改良的梯形翼则是目前性能最好的常规机翼，主要应用在重型机上。

基于早期后掠翼的问题，采用的解决方案就是三角翼，三角翼优点是在保证了和后掠翼同样的低阻性能的前提下增加了升力面积，并且由于三角形几何特点的先天优势以及先天不用处理翼尖气流分离的问题，三角翼的技术要求和控制难度可谓是和平直翼一样的低，这也是为何大多数中期二代机和二流三代机都使用三角翼的原因。但是，三角翼由于失速角低，低速性能极差，于是出现了两种变体机翼，一种是前缘双角度的双三角翼，另一种就是能够在近平直后掠翼和类三角翼之间变换的变后掠翼（其本质就是为了获取两种机翼的优点，后来被梯形翼取代，技术难度大，可靠性低，结构死重，难维护，载油系数低，不能挂载武器是变后掠翼的独特缺点），由于三角翼前缘气动过于简单，表面气流速度大（也是其低阻的原因），翼根面积过大，导致其迎角稍大就会出现表面气流分离而失速，为了一定程度上补足这一点，引用二战后期的前置控制面设计出现了“鸭式布局”，其本质就是带涡流辅助面的无尾三角翼布局。2

作用机翼的后掠角有几个好处：1、相同的来流马赫数下后掠角越大沿机翼法向（即垂直方向）的马赫数分量更小，提高了飞机在高亚音速飞行但又未产生激波的最大马赫数，2、提高了飞机的航向稳定性。

后掠角的机翼也存在几个大的缺点：1、在大迎角条件下翼尖先失速，飞机容易失去对滚转的操纵，所以一般现代客机都在翼尖前部有前缘缝翼等增升装置；2、低速度情况下升力产生较小，理由是空气的速度在其法向分量小。

未来方向对于采用后掠机翼的超声速飞机，高速和低速性能要求相互矛盾。大后掠角虽然可以降低激波阻力，有利于跨声速和超声速飞行，但是也带来诱导阻力大、低速特性差的问题[1]。只有变几何形状机翼的飞机布局，其后掠角在飞行中可以控制，能满足对现代超声速多状态飞机的一系列相互矛盾的要求。

可变后掠翼（或变后掠翼）是指在飞行过程中机翼后掠角可以随飞机飞行高度、速度变化而改变的机翼。变后掠翼飞机最大的优点在于飞行中可以通过改变机翼后掠角来改进飞机升力、阻力特性，使飞机飞行性能在高速、低速都能得到优化。3