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為什么軍用運輸機不加翼梢小翼?
發布時間:2020-06-24     作者:王明志   來源:科普中國   分享到:

軍用運輸機特別強調遠程快速機動、大運載能力和經濟性。減小軍用運輸機的飛行阻力和結構重量一直是設計師們在設計軍用運輸機時的著力點,設計師們為此想了很多辦法,在進行整體減阻減重設計的同時,從機翼設計上入手是一種合理的解決方案。

機翼是飛機機體結構的重要組成部分,它不僅關系到飛機的結構重量,也關系到飛機的阻力。飛機的升力主要來源于機翼,但是機翼在產生升力的同時,也會產生阻力,包括誘導阻力和摩擦阻力。誘導阻力是因機翼上下表面存在的壓力差,機翼下表面的氣流在翼尖處受壓而翻轉到機翼上表面形成渦流,使氣流流過機翼后向下偏轉(稱下洗),升力的方向發生偏轉,其分力與飛機運動方向相反,起到阻力的作用,對于非常強調遠程飛行的軍用運輸機來說十分不利。空氣動力學研究表明,誘導阻力與機翼誘導阻力系數成正比,與展弦比成反比。展弦比是表征機翼氣動特性的重要參數之一,它是指機翼的翼展與前后緣平均弦長之比。在巡航速度一定的條件下,展弦比越大,誘導阻力越小。而在翼尖部位設計翼梢小翼,可以實現在不實際增大翼展的前提下增大展弦比。翼梢小翼沿翼展方向外傾,氣流流過翼梢小翼時,產生一個側向力,該側向力的一個分力就是附加升力,另一個分力減小飛機的誘導阻力。可以說設計翼梢小翼通過減小誘導阻力在一定程度上減少飛機的總阻力,增大了巡航升阻比,增加了飛機的航程。

減小機翼阻力還有其他的解決方案。具有代表性的措施是采用前緣縫翼和超臨界機翼等先進翼型。前緣縫翼利用從縫翼中流出的高速氣流將后緣和翼尖產生的渦流吹除,既能提高副翼操縱效率,改善低速飛行性能,也能降低飛機的巡航阻力。超臨界翼型的特點是機翼上表面扁平,下表面接近后緣處向上凹陷,形成平薄的機翼后緣。這種翼型提高了機翼的臨界M數,減小了飛機高亞音速飛行時的阻力,并使機翼的結構重量進一步減輕。這些措施對軍用運輸機來說都是很有利、有效的。

因此,軍用運輸機在減阻減重方面會綜合運用多種技術措施,而不是單一技術措施。翼梢小翼雖然可以減阻,但也需要付出一定的結構重量代價,對軍用運輸機來說并不是唯一的解決方案。所以,并不是軍用運輸機不用翼梢小翼,而是有的軍用運輸機會采用翼梢小翼,如C-17飛機;有的軍用運輸機就沒有采用翼梢小翼,如C-5M和伊爾-76飛機。

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  圖1 采用翼梢小翼的C-17飛機(圖片來自網絡)

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  圖2 C-5M飛機的機翼(圖片來自網絡)




王明志,1980年6月加入空軍,1991年獲軍事學碩士學位,2000年獲軍事學博士學位。曾任航空兵部隊作訓參謀、副團長、教研室副主任、主任。先后在《外國軍事學術》、《空軍軍事學術》、《外國空軍軍事學術》、《中國空軍》、《航空雜志》等發表論文、譯文30余篇;1996年以來為《世界軍事年鑒》“航空武器裝備”類目撰稿人;擔任3本教材的主編、副主編;獲軍隊科技進步三等獎1項,空軍軍事理論研究成果一等獎1項,二等獎和三等獎多項。

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