飞机百年发展-第2章
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那么三层翼面的飞机，经过空气动力学家的研究以后呢，最多（升阻比）只能达到12，因此可以看出来，它并不是线性增加的，它的升阻比，它并不是随着飞机翼面的层数的增加呈线性增加的关系。
那么第二个原因，就发现，在飞机的多层翼中间，特别是在翼面中间有（气流）涡系，那么这个涡系相互影响，增加了飞机的阻力。
那么第三个原因，随着工业技术的发展，这个时候人们已经开始用铝合金，大家知道铝合金它是比较轻、强度又比较高的一种材料，用铝合金开始制造飞机。那么就解决了双翼机和多翼机开始的时候存在的它的结构强度不够，必须用箱体承载的这么一个缺点，开始用金属，铝合金的结构来制造飞机。
实际上飞机在发展过程里面，在初期的发展过程里面，它一直在追求它的飞行速度。那么到单翼机出现以后，人们还希望它的速度继续提高，这个时候就面临一个突破音速的一个概念。那么随着这个人们需要飞机速度超过音速这样一个概念的出现，那么就出现了后掠翼的飞机。那么突破音障，那么这个概念的话，实际上是有两个，最后有两个（因素）作用来完成的。第一个就是，飞机的动力系统，由螺旋桨改成了喷气式的发动机。第二个，就是发动机（飞机）的机翼由平直机翼改成后掠的机翼。因为我们今天主要讲外型，所以不涉及到动力系统，所以我们仅仅从外型的角度来看，它是怎么样帮助飞机超过音速的。
那么这两架飞机，实际上是世界上比较早的，在实战中使用的后掠翼的飞机。我们看机翼是一个向后倾斜的，所以我们把它叫后掠。
那么这两架飞机呢，米格…19和F…101，那么也是后掠翼的飞机。那么米格…19，在我们国家叫歼…6，也是比较有名的后掠翼的飞机。
那么刚才我们讲了，随着人们追求这个飞机的飞行速度，在飞机设计的初期的时候，它是一个一直追求的一个目标。那当飞机接近音速的时候，音速是什么概念呢？我们知道，在海平面，温度在摄氏零度的时候，它声音的传播速度是每秒340米，大概是（每小时）1224公里左右，那么当飞机的飞行速度接近音速的时候，就会出现一个新的现象，叫激波。那么激波产生以后，那么就会对飞行物或者对飞机产生一个波阻或者压差阻力。那么这个阻力是由于空气的压缩形成的，这个空气的压缩层，这个激波，实际上是一个很薄的空气压缩层，它的厚度大概是千分之一到千分之四厘米这个量级，这么一个薄的空气压缩层，它前后空气的压强变化很大，就导致了这个飞机或者飞行物形成一个压差的阻力，我们有的时候也把它叫做激波，叫波阻。
那么飞机采用这个后掠的概念以后，可以延缓激波的产生，换句话说，可以减少波阻，像我们看到这幅图，那么这个是来流的速度，也就是飞机的飞行速度，它是超音速的，因为这个叫马赫数，马赫数就是飞机的飞行速度和当地的音速的比值。为什么当地因素呢？随着飞行高度或者飞行的过程不同的话，它声音的传播速度是不相同的。
那样如果机翼采用后掠的概念以后，这个时候垂直于机翼前沿的流速，它是飞机飞行速度的一个分量，M∞×cosλ0，λ0是它的后掠角。那么飞机飞行速度是超音速的，但是它流经翼面的气流的速度是亚音速的，那么经过精心设计以后，只要满足一定的要求，那么流经后掠翼飞机，机翼前沿的速度，总是处于一个亚音速的状态。那么就可以避免激波的产生，减少波阻，这就是后掠翼为什么产生的一个最根本的原因。
对后掠翼来讲，当飞机的飞行速度接近音速，或者超过音速不多的时候，那么后掠翼是起作用的。那么当飞机飞行速度很高，超过音速很多的时候，那么这个时候，它整个飞机的表面，包括它的一些，包括流经机翼的速度，气流的速度，它超过音速是不可避免的了。那么这个时候，就出现了三角薄翼的飞机，为什么会出现三角薄翼的飞机呢？我们看这幅图上，就是世界上比较早的出现的几种三角薄翼飞机，像我们比较熟悉的米格…21，我们国家现在改进以后，叫歼…7，等等，那么都是三角翼的，那么现在很多飞机的外型实际上也是三角翼的。那么三角翼应该说它时间比较长，到现在很多飞机仍然是三角翼的。
那么为什么飞机要变成一个三角薄翼呢？主要有两个方面的原因。
第一个方面的原因，人们发现，激波的阻力实际上跟飞机的机翼的厚度和它弦长的比值是有关系的。这个值越大，阻力是一个呈非线性增加的。那么只要是采用三角薄翼以后，这个厚弦比，这个参数就可以大大降低，这个就是减少波阻的一个最佳的途径。因此，就出现了三角薄翼飞机。
另外一个优点呢，三角薄翼飞机呢，它相对于后掠翼，我们刚才前面讲的后掠翼飞机来讲，在同样的机翼厚度和弦长比值的情况下，它跟机身对接那部分的高度是比较高的。对三角翼来讲，它的高度是比较高的。这部分结构高度可以用来干很多事情，比如我可以在这里面放起落架，我可以在这里面装油。因此，有这两个优点以后，人们在飞机上就采用了三角薄翼。
人们就想了，刚才我们也讲过了，在飞机速度比较低的时候，采用平直机翼的飞机比较好，人们经过研究以后，发现什么样的平直机翼，对低速来讲最好的呢？是展弦比，就是它飞机的展长和弦长的比值在5到6的时候，这种机翼对低速特性是比较好的。我们刚才讲到，在飞机超音速飞行的时候，它的后掠机翼和三角薄翼是比较好的。但是对一架飞机而言，对于任何一架飞机而言。它一个飞行过程里面，在某一个飞行阶段是低速飞行的，在另外一个阶段是高速飞行的，或者是超音速的。那么人们就想了，能不能有一架飞机，我在需要它是低速的时候我把它变成平直机翼，在高速飞行的时候把它变成大后掠的飞机，或者是一个三角薄翼飞机。那么有这个概念以后，就出现了变后掠翼的飞机。
那我们看到这两张照片，是世界上出现比较早的变后掠翼的飞机。
那么这三架飞机也是非常有名的，F…14是美国的“雄猫”战斗机，B…1是美国的轰炸机。那么“狂风”也是英国、德国和意大利联合研制的，那么这些飞机都是变后掠翼的飞机。也就是说开始在飞行过程里面是平直机翼，速度达到一定程度以后，机翼就变成大后掠的或者三角翼的飞机。当然这种飞机它有一个缺点，带来一个负面作用是什么呢？它必须有一套机构，来实现它的变后掠翼的操作。
随着人们对飞机性能的要求越来越高，包括它的飞行高度、飞行速度、和它机动性要求越高，那么就探求各种各样的布局形式或者外型形式，最后人们又找到一种鸭式布局的飞机。什么叫鸭式飞机呢，我们看到这几架飞机它有一个共同的特点。也就是说，我们看到前面那些飞机它有一个特点是什么？它机翼是在平尾的前面。而这几架飞机，机翼前面加了一个叫前翼，我们把放在机翼后面的叫尾翼，放在前面就叫前翼了。所以它的前翼，也就是说把平尾给放到前面来了，所以这种飞机也叫鸭式布局的飞机，有时候也叫抬式飞机。为什么呢？我们后面会看到这么一个图。
那现在我们看到这几架飞机，都是比较新的。像Su…33、Su…35和S…37，那么这些都是鸭式布局的飞机。这架飞机，大家可以看到很有特点，叫三翼面的飞机，也就是说机翼后面又有一个一对平尾，前面又有一对鸭翼，又有一对前翼，这个叫三翼面飞的机。为什么呢？后面大家会看到它的原因。
我们看到这个图是讲了正常布局的飞机，那么它的平尾在机翼的后面，这个时候飞机为了达到纵向平衡，在飞机飞行的过程中达到纵向平衡，那么它平尾产生的升力是一个向下的，机翼产生的升力是向上的，平尾产生的升力是向下的，目的是什么呢？为了达到纵向的平衡。
对一个全机来讲，这个时候平尾产生一个负的升力是不利的，为什么呢？全机的升力或者说机翼的升力被平尾的升力吃掉了一块，那么这个是人们不愿意看到的。当然开始在飞机前面设计的时候，都是采用这种布局形式。
那么我们看这种布局的飞机，就是鸭式布局，它就有一个优点。为了达到纵向平衡，这个时候，所谓纵向平衡，就是这两个力，机翼的升力和平尾的升力，对重心的作用点的力矩等于零，这就叫纵向平衡。那么这个时候，为了平衡，这个时候鸭翼所产生的升力是向上的，那么它不但没有吃掉机翼产生的升力，而且它还给机翼产生的升力补了一块，这是人们希望看到的。所以这个鸭式布局的飞机为什么出现？就是因为这个才是最根本的原因。
那么随着人们对鸭翼的研究，又发现一个更有趣的一个现象，如果说把鸭翼放在离机翼比较靠近的地方，在它的上方，比较靠近的地方的话，那么这个时候这个鸭翼会产生一个脱体涡，那么这个脱体涡从机翼的表面，上表面流过以后，就会增加机翼的升力。那么人们把这种现象叫做近距耦合作用，把这种飞机叫近距耦合鸭式布局的飞机。为什么这个；后面我看到现在很多的飞机，也是采用鸭式布局呢？主要涉及到利用鸭翼产生的脱体涡的一个近距耦合作用，来增加机翼的升力，达到这样一个目的。
那么随着飞机的发展，人们除了对气动性能有要求以外，对它的隐身也提出了要求，这就产生了隐身飞机。我们看到这两幅图，一架是目前世界上最先进的战斗机F…22“猛禽”，它就是一个隐身战斗机。右边这幅图，是世界上出现的第一架隐身飞机叫F…117，那么它曾经在很多战争里面已经使用过，发挥了很大的作用。那么你像在1991年的海湾战争里面，有45架F…117参战，那么出动了1300架次，那么投了2000吨炸弹，那儿当然这个飞机开始被美国认为它是不可被击落的，但实际上在南斯拉夫战争期间被击落一架。
那我们看到这三幅图，也分别都是隐身飞机。像X…35，它实际上是美国在F…22的基础上，采用了一个经济可承受性设计的概念，来发展的一种多用途的联合攻击机，它具有隐身性能。
那么右边这幅图，刚才我们知道是美国的B…1B飞机，刚才我们看到B…1这架飞机，它是一个轰炸机，它是变后掠翼的。那么这个时候；实际上美国最后又把它进行了隐身的设计，然后就变成了B…1B，它是一架变后掠翼的隐身飞机。下面这幅图，是一个B…2飞机，隐身的战略轰炸机。
所以说现在看起来这个形状，我们可以看到采用了隐身这个概念以后，这个外型跟我们前面讲的一些外型有很大的变化。
隐身飞机的出现它主要是原因有这样两条。第一条，在传统的概念里面，飞机的外型是受它的空气动力学的影响，受它的发动机，采用的什么发动机的影响，它的控制系统的影响，它的结构材料的影响，那么这是传统意义上的飞机的外型。
那么随着飞机的发展，电子技术等其它技术，也对飞机的外型产生影响。所以我们讲隐身飞机，特别是雷达隐身飞机，就是一个�
