簡介
掠角指的是機翼設計中心線與機身垂直線的夾角。對於固定翼飛機,機翼掠角為前掠角的稱為前掠翼飛機;機翼掠角為後掠角的稱為後掠翼飛機;當然也有平直翼飛機,其機翼掠角比較小,一般後掠角小於20度。
前掠翼飛機
機翼前、後緣向前伸展(前掠)的飛機。前掠翼與後掠翼正好相反,梢弦在根弦的前面,左右翼俯視投影形成一個V字。前掠翼是和後掠翼同時提出的,兩者推遲激波產生的原理是完全相同的。1944年德國製造了第一架前掠翼飛機容克斯287,機翼前掠角為15°。但前掠翼產生彎曲變形時會使外翼迎角增大,從而使外翼升力增大,造成機翼彎曲變形加劇,在一定(臨界)速度下,這種現象會形成惡性循環,直到使機翼折斷。為了提高臨界速度,需要付出增加結構重量等代價。所以,前掠翼雖和後掠翼同時提出,卻很少被採用。70年代以後,出現了利用複合材料結構的彎扭變形耦合效應(即通過布置不同纖維方向鋪層)克服上述現象,同時由於變彎度技術、放寬靜穩定度技術和電傳操縱控制技術等的發展,前掠翼飛機遂又受到航空界的重視。
前掠翼的特點:
(1)結構受力形式與後掠翼相同;
(2)前梁根部和靠近前梁的根部壁板時承受的載荷較大;
(3)機身內部布置容易;
(4)符合面積律要求;
(5)升阻比高。
後掠翼飛機
機翼前、後緣向後伸展(後掠)的飛機。後掠角的大小表示機翼後掠的程度。通常所指後掠翼飛機的機翼後掠角(x)多在25°以上,後掠角較小的機翼仍稱平直機翼。當飛機飛行速度接近聲速時,機翼上表面局部氣流速度將超過聲速,這將出現激波,引起激波後面的氣流分離,使飛機阻力急劇增加。對於後掠機翼,垂直機翼前緣的氣流速度分量(vcosx)低于飛行速度v,從而可以在v已達到或超過聲速時,vcosx還未達到聲速。後掠翼還能減弱激波強度,降低波阻。現代高亞聲速旅客機大多是後掠翼飛機。
後掠角超過25度的機翼才能稱為後掠翼,不超過25度的仍為平直翼。第一代後掠翼飛機米格-15和F-86的後掠角均為35度。後掠翼之所以有利於飛機實現高速飛行,是因為它具有延緩翼面局部音速氣流的產生,減小飛行阻力的作用。
拿完全平直翼和後掠翼來進行比較,當氣流以速度v流過平直機翼時,速度可與機翼前緣成90度,相對機翼前緣的垂直氣流速度即為來流速度口,沒有折扣;當氣流以同樣的速度v吹到後掠翼時,由f:機翼前緣有後掠角,按照速度的分解原則,可將來流速度分為垂直j二前緣和平行於前緣的兩個分量,它們都小於來流速度u。若以速度u飛行的平直翼飛機翼面上正好產生了局部超音速氣流和激波阻力,那么,對於後掠翼飛機,因為垂直於前緣的速度比來流速度勘小,就不會產生局部超音速氣流和激波阻力。這就是為什麼後掠翼具有延緩局部超音速氣流出現和激波阻力產生的原因。至於來流速度u的另一個分量(與機翼前緣平行的速度分量),由於它與機翼前緣相平行,而沿翼展方向的機翼截面沒有變化或變化不大.因此既不產生升力,也不會引起激波阻力的產生,米格-15和F-86噴氣式飛機,因為採用了後掠機翼,使它們的飛行速度均達到了1050千米/小時左右。
後掠翼的翼根弦長,翼尖弦短。從總體上看,其平面形狀仍屬於梯形翼的變形,但由於機翼後掠引起機翼根部結構的複雜化,機翼內除了有一般機翼都有的展向翼梁外,還要在翼根增設橫向和縱向梁,以組成強有力的承力和傳力系統。後掠翼的另一個缺點是沿展向流動的氣流分量(與前緣平行的來流速度分量)會造成翼尖氣流分離,致使翼尖升力下降,造成外側操縱面的效率變壞,甚至產生反向操縱。為了防止和減輕這種現象,一般以後掠翼上安裝翼刀或在機翼前緣採用“鋸齒”和“缺口”設計。