可變後掠翼

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可變後掠翼Variable-sweep wing)是一種可隨不同飛行情況而改變掠角的設計。這樣的設計可以同時利用後掠翼在高速以及直線機翼在低速下的優點。然而這種設計卻增加了飛機的重量和增加結構複雜度。另外一種常見的稱法是可變幾何翼面(Variable-geometry wing)[來源請求]

機翼沒有後掠時的F-14雄貓
機翼後掠時的F-14雄貓

概念[编辑]

可變後掠翼的飛機的概念,是從一些用來測試掠翼性能的實驗用飛機而來的。而首部此類型的實驗機種就是Messerschmitt Me P.1101。它的掠角只能在地面調較,而在飛行時卻不能。以不同的掠角作出了的試飛後,就可找出當中最合乎中道的掠角。

歷史[编辑]

第二次世界大戰結束時Me P.1101戰鬥機被帶到美國貝爾飛機作更深入的研究,製造了一批可於飛行時改變翼角的版本。在測試貝爾X-5,他們發現當機翼向前展開時,壓力中心亦隨之向前,把機鼻推向下。為了解決這個根本性的問題,這類的設計一定要添加一個特別的系統才可使用。

對於不論速度高低都能飛行的飛機來說,可變後掠翼十分實用。故此可變後掠翼最初應用於軍用航空飛行器上。

1952年的格魯門F-10F美洲豹(Jaguar)是首部可變後掠翼飛機。不過F-10F是一個失敗之作而且美國海軍亦對此機沒有很大的興趣。飛機的重量不斷上升,翼的載重亦隨之而上升。直至1960年代可變後掠翼的意念再被提出,藉降低飛機重量和翼載重來提高升降的性能。美國政府最後於實驗性戰術戰鬥機計劃TFX (Tactical Fighter Experimental Program)中採用了可變後掠翼裝置,研發出首部可變後掠翼飛機通用動力F-111

戰後不久,巴恩斯·沃利斯就開始著手於可變後掠翼,將超音速飛行的成本降至最低。最初他是為軍方「野鵝計劃」效力,之後他去到「燕子」,計劃目標是於10小時內來回歐洲和澳洲。1950年代他成功測試一個超過2馬赫的設計,但最後政府卻放棄繼續支持他。後來沃利斯和他的團隊到美國尋求資助他繼續研究,但卻得不到人支持他。

蘇聯亦有類似的需要,由中央空氣動力學研究所(TsAGI)負責研究可變後掠翼飛機的可行性。研究所開發出兩個不同的平面形狀planform,主要的分別是一對翼轉軸之間的距離佔整個翼展的百份比。更寬的翼轉軸間距不僅可以減少改變後掠翼時產生的不利的氣動效應,而且提供了一個可作為起落架或stores pylon的更大的固定翼。這事實上可以或多或少對于機身有所適應,蘇聯人不久后,在蘇霍伊Su-17(基于早期後掠翼蘇霍伊Su-7)和圖波列夫Tu-22M(基于圖波列夫Tu-22)上做了改進。但更寬的翼轉軸間距的局限在于它在減少了技術難度的同時也減少了可變幾何翼面帶來的好處。中央空氣動力學研究所(TsAGI)設計了一種類似于F-111的更窄的空間安排。這種設計被用于(雖然規模不同)米格-23战斗机Su-24戰鬥轟炸機,它的原型機完成於上世紀60年代,并于上世紀70年代初開始服役。

欧洲(北约)在可变后掠翼的应用代表是由英德意三国(联合成立了帕那维亚飞机公司)联合研制的狂风式战斗机。 可变后掠翼技术的应用在冷战末期达到最高水平,代表作是美国的B-1“枪骑兵”(Lancer)前蘇聯图-160

1960年以后,随着现代空气动力学和航空发动机技术的高速发展,相当程度上解决了小型飞机兼顾高低速飞行和控制的问题,如采用几何可变机翼(翼面扰流板、前缘机动襟翼等)、升力机身、边条等技术手段。与高后掠角度的可变后略机翼设计相比,不但部分解决了常规机翼低速飞行时的升力问题,也解决了高后掠角度的可变后略机翼结构重量高、制造费用高的问题,此后,三角翼、几何可变机翼与後掠角度小於45度的梯形翼成为设计的主流(可以参考美国ATF战斗机计划的机翼设计——F-22计划的前身),从ATF计划至今,世界上再也没有新的可变后掠翼战术飞机的研发计划了。

例子[编辑]