[科普中国]-掠角

简介

掠角指的是机翼设计中心线与机身垂直线的夹角。对于固定翼飞机，机翼掠角为前掠角的称为前掠翼飞机；机翼掠角为后掠角的称为后掠翼飞机；当然也有平直翼飞机，其机翼掠角比较小，一般后掠角小于20度。1

前掠翼飞机机翼前、后缘向前伸展（前掠）的飞机。前掠翼与后掠翼正好相反，梢弦在根弦的前面，左右翼俯视投影形成一个V字。前掠翼是和后掠翼同时提出的，两者推迟激波产生的原理是完全相同的。1944年德国制造了第一架前掠翼飞机容克斯287，机翼前掠角为15°。但前掠翼产生弯曲变形时会使外翼迎角增大，从而使外翼升力增大，造成机翼弯曲变形加剧，在一定（临界）速度下，这种现象会形成恶性循环，直到使机翼折断。为了提高临界速度，需要付出增加结构重量等代价。所以，前掠翼虽和后掠翼同时提出，却很少被采用。70年代以后，出现了利用复合材料结构的弯扭变形耦合效应（即通过布置不同纤维方向铺层）克服上述现象，同时由于变弯度技术、放宽静稳定度技术和电传操纵控制技术等的发展，前掠翼飞机遂又受到航空界的重视。

前掠翼的特点：

(1)结构受力形式与后掠翼相同；

(2)前梁根部和靠近前梁的根部壁板时承受的载荷较大；

(3)机身内部布置容易；

(4)符合面积律要求；

(5)升阻比高。2

后掠翼飞机机翼前、后缘向后伸展（后掠）的飞机。后掠角的大小表示机翼后掠的程度。通常所指后掠翼飞机的机翼后掠角（x）多在25°以上，后掠角较小的机翼仍称平直机翼。当飞机飞行速度接近声速时，机翼上表面局部气流速度将超过声速，这将出现激波，引起激波后面的气流分离，使飞机阻力急剧增加。对于后掠机翼，垂直机翼前缘的气流速度分量（vcosx）低于飞行速度v，从而可以在v已达到或超过声速时，vcosx还未达到声速。后掠翼还能减弱激波强度，降低波阻。现代高亚声速旅客机大多是后掠翼飞机。

后掠角超过25度的机翼才能称为后掠翼，不超过25度的仍为平直翼。第一代后掠翼飞机米格-15和F-86的后掠角均为35度。后掠翼之所以有利于飞机实现高速飞行，是因为它具有延缓翼面局部音速气流的产生，减小飞行阻力的作用。

拿完全平直翼和后掠翼来进行比较，当气流以速度v流过平直机翼时，速度可与机翼前缘成90度，相对机翼前缘的垂直气流速度即为来流速度口，没有折扣；当气流以同样的速度v吹到后掠翼时，由f：机翼前缘有后掠角，按照速度的分解原则，可将来流速度分为垂直j二前缘和平行于前缘的两个分量，它们都小于来流速度u。若以速度u飞行的平直翼飞机翼面上正好产生了局部超音速气流和激波阻力，那么，对于后掠翼飞机，因为垂直于前缘的速度比来流速度勘小，就不会产生局部超音速气流和激波阻力。这就是为什么后掠翼具有延缓局部超音速气流出现和激波阻力产生的原因。至于来流速度u的另一个分量(与机翼前缘平行的速度分量)，由于它与机翼前缘相平行，而沿翼展方向的机翼截面没有变化或变化不大．因此既不产生升力，也不会引起激波阻力的产生，米格-15和F-86喷气式飞机，因为采用了后掠机翼，使它们的飞行速度均达到了1050千米/小时左右。

后掠翼的翼根弦长，翼尖弦短。从总体上看，其平面形状仍属于梯形翼的变形，但由于机翼后掠引起机翼根部结构的复杂化，机翼内除了有一般机翼都有的展向翼梁外，还要在翼根增设横向和纵向梁，以组成强有力的承力和传力系统。后掠翼的另一个缺点是沿展向流动的气流分量(与前缘平行的来流速度分量)会造成翼尖气流分离，致使翼尖升力下降，造成外侧操纵面的效率变坏，甚至产生反向操纵。为了防止和减轻这种现象，一般以后掠翼上安装翼刀或在机翼前缘采用“锯齿”和“缺口”设计。3