邊條翼

邊條翼

邊條翼,是一種新型機翼,一些第四代高機動戰鬥機(俄羅斯標準,美國於2009基本默認使用該劃分標準體系)採用了這種機翼。在中等後掠角(後掠角 25度~45度左右)的機翼根部前緣處,加裝一後掠角很大的細長翼(後掠角65度~85度)所形成的複合機翼,稱為邊條翼。主要用在展弦比為3~4的薄機翼上,它可改善機翼在大迎角時的氣動特性,特別是升力特性。

簡介


邊條翼
邊條翼
邊條翼是 20世紀50年代中期出現的一種新型機翼,一些第三代高機動戰鬥機採用了這種機翼。在中等後掠角(後掠角 25度~45度左右)的機翼根部前緣處,加裝一後掠角很大的細長翼(後掠角65度~85度)所形成的複合機翼,稱為邊條翼。在邊條翼中,原后掠翼稱為基本翼,附加的細長前翼部分稱為邊條。
邊條翼的氣動特點是,在亞、跨音速範圍內,當迎角不大時,氣流就從邊條前緣分離,形成一個穩定的前緣脫體渦,在前緣脫體渦的誘導作用下,不但可使基本翼內翼段的升力有較大幅度的增加,還使外翼段的氣流受到控制,在一定的迎角範圍內不發生無規則的分離,從而提高了機翼的臨界迎角和抖振邊界,保證飛機具有良好的亞、跨音速氣動特性。在超音速狀態下,由於加裝邊條后,使內翼段部分的相對厚度變小,機翼的等效後掠角增大,可明顯降低激波阻力。
另外,邊條的存在,還可使飛機在跨音速和超音速飛行時的全機焦點后移量減小,導致飛機的配平阻力降低。因此,這種機翼也具有良好的超音速氣動特性。邊條翼的缺點是,在小迎角範圍內,其升阻特性不如無邊條的基本翼好;它的力矩特性也不理想,力矩曲線隨迎角的變化呈非線性。由於渦升力的存在,導致飛機焦點前移,造成俯仰力矩的非線性變化,甚至可能造成無法抑制的上仰失速。要想利用傳統的機械-液壓操縱系統進行控制是個不小的難題。並且邊條面積越大,俯仰力矩的非線性變化也越劇烈。

發展階段


第一階段,即初始階段,這時邊條翼不管是協和客機的S形,F18的波浪形。還是蘇二七的三角形。都是後掠角很大,很細長。面積相當小,因為當時對邊條的研究還不夠透徹,所以不敢過於冒進。
第二階段,以F18EF哥特式大邊條,為代表。邊條面積大,拉出的脫體渦流強勁。但這種大邊條不適合高速。一般在2馬赫以下。所以在四代重型機中我們沒有找到他的影子。
第三階段,以F22為代表的。邊條與機身,進氣道融為一體。在F22上我們找不到傳統意義上的邊條翼,可他的進氣口上沿、進氣道與上表面之間的棱就行使著邊條的作用,卻沒有多付出一點的重量代價,的確是非常優秀的設計。

利弊分析


採用大邊條翼的好處
一、在大迎角時可以產生如上述的前緣渦系(邊條翼產生的渦系稱為邊條渦),增加大仰角升力;
二、它安裝在機身兩側的發動機進氣口上,可起導流作用,使進入進氣道的空氣更穩定;
三、由於它在主機翼的最前面,減少了跨音速時升力中心(焦點)的移動,使得大過載下的超音速配平阻力下降。如果沒有它,焦點移動較大,需要用更大的水平尾翼偏角來配平,會產生額外阻力。
採用邊條翼的不利之處由於旋渦氣流的分離特性,會使小迎角時的阻力增加(採用機動襟翼和適當的翼剖面可以補償一部分);同時處在渦流流場中的部分翼面容易產生抖振,引起結構疲勞。所以邊條翼也不是越大越好。

代表機型


採用大邊條翼設計的美國F/A-18戰機
採用大邊條翼設計的美國F/A-18戰機
除F/A-18外.成功採用邊條翼設計的還有美國F-16、俄羅斯的米格-29和蘇-27等,它們都是80年代以來在氣動設計上最有特色和大迎角機動性十分突出的優秀戰鬥機。