气流流速为亚音速,对降低气动阻力有利。
按满足亚音速前缘的要求,当飞行M 数等于1.2~1.8 时,机翼尖点扰动锥的半顶角
= ° °
−
= 56.5 ~ 33.5
1
1
M2
μ arctg ,则机翼前缘的后掠角应取为χ = 45° ~ 60° 。
图6.12 亚音速前缘的后掠机翼
由以上的分析可知,当M >2 以后,要保持亚音速前缘,则χ 值要求很大。对后掠翼而
言,χ 值过大,对结构设计极为不利,机翼结构重量将显著增加。因此,这时可以采用后掠角
较小的超音速前缘,以避开波阻最大的音速前缘。美国的F -15、苏联的МИГ-25 超音速飞机
机翼前缘的后掠角分别为45°和40°。
机翼后掠角加大,可以改善其高速的气动特性,但对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数方面差别很明显。它们的变化规律如图6.13 和图6.14 所示。
图6.13 K ~ M 曲线 图6.14 Cy ~ α 曲线
为了使飞机能在低速和高速时都具有良好的气动性能,许多飞机采用了可变后掠翼。
采用可变后掠翼的飞机,能够在飞行使用过程中,根据不同飞行状态的需要,来改变机翼
可动部分后掠角的大小。显然,在改变机翼后掠角的同时,机翼的展弦比和顺气流方向的翼型
相对厚度等一些其它参数也相应改变,结果对机翼气动力特性的影响是很显著的。例如美国的
F -111 多用途战斗机,当其后掠角变化时,其机翼的主要几何参数和气动力系数的变化情况
· 79 ·
如表6.2 所示。
表6.2 F-111 飞机机翼的数据
前缘 M=0.85 M=2.5
后掠角
前χ
翼展
l(m)
机翼
面积
S(m2)
展弦比
λ
顺气流
相对厚度
C (%) Cx0 Kmax Cx0 Kmax
Cy着陆
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 /
从表6.2 中可以看出,当机翼的后掠角变大时,机翼的展弦比λ 、顺气流的翼型相对厚度
C 随之也明显地减小。因此,也就使超音速的波阻减小,使飞机的高速性能得到改善,而当
飞机在低速飞行时,机翼的后掠角变小,则可以改善飞机的低速特性,使诱导阻力减小,
提高。在起飞着陆时,机翼采用小后掠角并与襟翼一起使用,可以显著地改善飞机的起飞着陆
性能,降低着陆速度,缩短滑跑距离。
Cy max
F-111 起飞时, 前χ =16°,着陆及亚音速巡航飞行时, 前χ =26°,高、低空超音速飞行时,
可选用72.5°以下的适当的后掠角,机翼采用NACA 64A 系列的翼型,带有常规机翼的负扭转,
并布置有前缘缝翼及后缘开缝襟翼。因此,其所适用的速度范围是比较宽的。
(四)机翼边条
大后掠角机翼前缘在迎角不大时就能
产生自前缘卷起的脱体涡,从而产生非线
性的涡升力,如图6.15 所示。但是机翼后
掠角太大,其低速性能较差。
鉴于从大后掠角细长机翼会产生脱体
涡升力和小后掠机翼低速升力大的两方面
考虑。70 年代,一种中等后掠机翼前加上
大后掠细长边条的设计新布局就出现了。
边条的气动影响主要有两方面,一是边条
前缘产生强的脱体涡,可以直接产生涡升
力;二是边条脱体涡对机翼流场的有利干
扰会推迟机翼表面的气流分离。边条机翼
的布局特别适于改进飞机大迎角气动性
能,如图6.16 所示。
80 ·
图6.15 细长机翼的涡升力(低速,后掠角75O)
无边条
有边条
有边条
有边条
·
升力系数 力矩系数 极曲线
图6.16 有无边条机翼的气动特性的比较
F-16,F-18,米格29,苏27 等战斗机都采用边条机翼的布局形式。边条与近距鸭翼有相
似的对机翼有利干扰作用,而边条在大迎角时比鸭式布局在升力特性上有更大的优势。鸭翼在
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