氣流流速為亞音速,對降低氣動阻力有利。
按滿足亞音速前緣的要求,當飛行M 數等于1.2~1.8 時,機翼尖點擾動錐的半頂角
= ° °
−
= 56.5 ~ 33.5
1
1
M2
μ arctg ,則機翼前緣的后掠角應取為χ = 45° ~ 60° 。
圖6.12 亞音速前緣的后掠機翼
由以上的分析可知,當M >2 以后,要保持亞音速前緣,則χ 值要求很大。對后掠翼而
言,χ 值過大,對結構設計極為不利,機翼結構重量將顯著增加。因此,這時可以采用后掠角
較小的超音速前緣,以避開波阻最大的音速前緣。美國的F -15、蘇聯的МИГ-25 超音速飛機
機翼前緣的后掠角分別為45°和40°。
機翼后掠角加大,可以改善其高速的氣動特性,但對其低速特性是不利的,尤其是在最
大升阻比和最大的可用升力系數方面差別很明顯。它們的變化規律如圖6.13 和圖6.14 所示。
圖6.13 K ~ M 曲線 圖6.14 Cy ~ α 曲線
為了使飛機能在低速和高速時都具有良好的氣動性能,許多飛機采用了可變后掠翼。
采用可變后掠翼的飛機,能夠在飛行使用過程中,根據不同飛行狀態的需要,來改變機翼
可動部分后掠角的大小。顯然,在改變機翼后掠角的同時,機翼的展弦比和順氣流方向的翼型
相對厚度等一些其它參數也相應改變,結果對機翼氣動力特性的影響是很顯著的。例如美國的
F -111 多用途戰斗機,當其后掠角變化時,其機翼的主要幾何參數和氣動力系數的變化情況
· 79 ·
如表6.2 所示。
表6.2 F-111 飛機機翼的數據
前緣 M=0.85 M=2.5
后掠角
前χ
翼展
l(m)
機翼
面積
S(m2)
展弦比
λ
順氣流
相對厚度
C (%) Cx0 Kmax Cx0 Kmax
Cy著陸
16° 19.2 64 5.75 7.2 / / / / ≈2
50° 14.6 60 3.56 6.0
0.014
~0.016
13.4
~12.5
/ / /
72.5° 9.74 57 1.66 4.0 / / 0.025 4.22 /
從表6.2 中可以看出,當機翼的后掠角變大時,機翼的展弦比λ 、順氣流的翼型相對厚度
C 隨之也明顯地減小。因此,也就使超音速的波阻減小,使飛機的高速性能得到改善,而當
飛機在低速飛行時,機翼的后掠角變小,則可以改善飛機的低速特性,使誘導阻力減小,
提高。在起飛著陸時,機翼采用小后掠角并與襟翼一起使用,可以顯著地改善飛機的起飛著陸
性能,降低著陸速度,縮短滑跑距離。
Cy max
F-111 起飛時, 前χ =16°,著陸及亞音速巡航飛行時, 前χ =26°,高、低空超音速飛行時,
可選用72.5°以下的適當的后掠角,機翼采用NACA 64A 系列的翼型,帶有常規機翼的負扭轉,
并布置有前緣縫翼及后緣開縫襟翼。因此,其所適用的速度范圍是比較寬的。
(四)機翼邊條
大后掠角機翼前緣在迎角不大時就能
產生自前緣卷起的脫體渦,從而產生非線
性的渦升力,如圖6.15 所示。但是機翼后
掠角太大,其低速性能較差。
鑒于從大后掠角細長機翼會產生脫體
渦升力和小后掠機翼低速升力大的兩方面
考慮。70 年代,一種中等后掠機翼前加上
大后掠細長邊條的設計新布局就出現了。
邊條的氣動影響主要有兩方面,一是邊條
前緣產生強的脫體渦,可以直接產生渦升
力;二是邊條脫體渦對機翼流場的有利干
擾會推遲機翼表面的氣流分離。邊條機翼
的布局特別適于改進飛機大迎角氣動性
能,如圖6.16 所示。
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圖6.15 細長機翼的渦升力(低速,后掠角75O)
無邊條
有邊條
有邊條
有邊條
·
升力系數 力矩系數 極曲線
圖6.16 有無邊條機翼的氣動特性的比較
F-16,F-18,米格29,蘇27 等戰斗機都采用邊條機翼的布局形式。邊條與近距鴨翼有相
似的對機翼有利干擾作用,而邊條在大迎角時比鴨式布局在升力特性上有更大的優勢。鴨翼在
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