菱形机翼又称搭接翼。
矩形翼的上下机翼可以是同样的平面形状,也可以有所不同,其中一个比较有意思的特例是所谓菱形机翼。菱形机翼的下机翼是安装在机身上的常规的后掠翼,上机翼是安装在垂尾顶上、带较大下反(也就是倒 V 形)的前掠翼,翼梢小翼取消,上下机翼在翼尖直接搭接,或者在下机翼的翼展一半的中部某处搭接。菱形翼的上机翼也产生升力,并具有前掠翼的一切好处,但还有一些额外的好处。
基本介绍
- 中文名:菱形机翼
- 外文名:diamond wing
- 定义:机翼为菱形
- 套用学科:航空科技(一级学科)
- 优点:提高机翼强度,降低设计要求
- 套用:F-117A、“翔龙”、YF-23等
机翼
机翼是飞机的重要部件之一,安装在机身上。其最主要作用是产生升力,同时也可以在机翼内部置弹药仓和油箱,在飞行中可以收藏起落架。另外,在机翼上还安装有改善起飞和着陆性能的襟翼和用于飞机横向操纵的副翼,有的还在机翼前缘装有缝翼等增加升力的装置。
飞机上用来产生升力的主要部件。一般分为左右两个翼面对称地布置在机身两边。机翼的一些部位主要是前缘和后缘可以活动。驾驶员操纵这些部分可以改变机翼的形状控制机翼升力或阻力的分布以达到增加升力或改变飞机姿态的目的。机翼上常用的活动翼面有各种前后缘增升装置、副翼、扰流片、减速板、升降副翼等。机翼内部经常用来放置燃油。在机翼厚度允许的情况下飞机主起落架也经常是全部或部分地收在机翼内。此外许多飞机的发动机或是直接固定在机翼上或是吊挂在机翼下面。
机翼产生升力的原理可通过牛顿第三定律和伯努利定律来解释。对于图示情况的翼型,当平行于翼弦方向的气流(在此将其视为不可压流)流经机翼时,由于机翼的阻碍导致流管截面变小,而导致机翼上下表面的空气流速均增加。但由于机翼上表面的弯度大于下表面弯度,根据伯努利定律可知上表面气流的流速整体上要高于下表面气流速度,也就是说气流作用在机翼上表面的静压整体上小于作用在下表面上的静压。由于上下表面压差的存在,使得机翼最终受到向上的合力,亦即升力。
当然随着机翼相对气流迎角的变化,翼型周围的空气流场也会发生明显变化。当机翼攻角增大时,由于翼型对气流的阻碍作用致使气流下洗,使得前缘附近气流驻点相对于前缘位置下移,从而导致更为明显的升力效应。而当机翼攻角减小甚至为负值时,翼型弯度的作用将被削弱,即升力减小直至产生负升力。
机翼分类
机翼的几何特性包括机翼的平面形状和前视形状。所谓机翼的平面形状,是指从飞机顶上看下来机翼在平面上的投影形状。按照平面形状的不同,机翼可分为:矩形机翼、椭圆形机翼、梯形机翼、后(前)掠机翼和三角形机翼等,如图所示;前3种形状主要用于低速飞机,而后2种形状则主要用于高速飞机。

菱形机翼
菱形机翼又称搭接翼。
矩形翼的上下机翼可以是同样的平面形状,也可以有所不同,其中一个比较有意思的特例是所谓菱形机翼。菱形机翼的下机翼是安装在机身上的常规的后掠翼,上机翼是安装在垂尾顶上、带较大下反(也就是倒 V 形)的前掠翼,翼梢小翼取消,上下机翼在翼尖直接搭接,或者在下机翼的翼展一半的中部某处搭接。菱形翼的上机翼也产生升力,并具有前掠翼的一切好处,但还有一些额外的好处。
由于上机翼的翼尖和下机翼搭接,翼尖的气动弹性发散不再成为问题,大大简化了前掠的上机翼的设计和製造;后掠翼翼根不仅承受向上的升力,还承受向后的阻力,搭接的上机翼正好顶住下机翼,使受力情况大大改善,有利于减重。另外,上机翼和下机翼搭接后,全机在纵向上总的横截面积分布更加平顺,而没有后掠翼翼尖之后出现截面积剧减的不连续,还有利于降低跨声速阻力。
波音曾经提议过採用搭接翼的新型预警机的设计,在前掠和后掠的四个机翼结构里分别安装相控阵雷达天线,分别向侧前、侧后凝视,既消除机背圆盘天线由于机身、机翼引起的盲点,又不增加阻力。搭接翼还是增升还是减阻、减重之间权衡的老问题。
有意思的是,上机翼在翼尖和下机翼搭接的话,自然形成翼梢小翼,降低翼尖绕流,但上机翼的重量和阻力较大;上机翼在下机翼中部搭接的话,没有了翼梢小翼的作用,但重量和阻力相抵,常常得大于失。
有意思的是,上机翼在翼尖和下机翼搭接的话,自然形成翼梢小翼,降低翼尖绕流,但上机翼的重量和阻力较大;上机翼在下机翼中部搭接的话,没有了翼梢小翼的作用,但重量和阻力相抵,常常得大于失。
套用
在2003年3月20日对伊拉克实施的“斩首行动”中,F-117A隐身战斗机是美英联军的“撒手铜”之一F-117A採用奇特的多面体外形,整架飞机几乎全由直线构成,机翼和V型尾翼也都採用了无曲线的菱形翼型其进气口为“网状格栅隐蔽”式,尾喷口为沿展向的“开缝”式,不採用推力矢量控制技术两侧发动机装有辅助进气口气流通过格栅式逃气口时会产生压降,发动机效率虽有所损失,但在大迎角和侧滑飞行的情况下,格栅式进气口可为发动机提供均匀的气流辅助进气口只在起飞和复飞时打开使用。
2013年底,中国自行研製的“翔龙”无人机视频在网际网路上曝光。“翔龙”是一种尺寸与美国“全球鹰”相当的大型无人机,机身造型与“全球鹰”非常接近,都採用了背负式发动机和大翼展设计,头部隆起的透波天线罩内为跟蹤型高速卫星通信天线。“翔龙”最大的特点是採取了菱形机翼设计,这提高了机翼的强度,降低了对结构设计和材料的要求。它是一种强调长航时的机型,适用于侦察监视任务。
YF-23的菱形机翼继承了B-2轰炸机的隐身技术,可以实现“四波瓣反射”,也就是将雷达波集中反射到四个方向上。而YF-22只能实现“八波瓣反射’‘,雷达在八个方向上都能探测到它,被发现机率整整比YF-23高出一倍,採用菱形机翼的YF-23隐身性能更好。