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早期战斗机上的翼刀是什么?有什么作用?为...

翼刀是二代战斗机上常见的装备,在苏联和我国早期飞机上用的比较多,比如米格-15、米格-21、歼5、歼6等等。

二战后期,在战争需求下飞机速度越来越快,开始超音速飞行。传统的平直机翼难堪大任,出现诸多问题,比如速度难以提高,在强激波阻力下解体坠毁等。

20世纪40年代,德国工程师发明了后掠翼技术。将机翼向后倾斜一定角度,增大机翼临界马赫数,推迟激波出现,减小飞行阻力,顺利跨越音速。

不过人们很快发现后掠翼也有缺点,就是容易失速加上仰严重,这种情况与翼尖气流分离有关。高速气流从机翼流过,在翼根、翼尖效应的影响下,翼根吸力小,翼尖吸力大形成压力差。

因物体表面不光滑且气体有粘性,所以机翼与气流相交边界面上有一层附面层。附面层在压力差作用下,从翼根向翼尖流动,在翼尖堆积导致气流分离。气流一分离,翼尖部分升力急剧下降,飞机整体受力平衡被破坏。

▲随迎角增加,翼尖气流分离加大

再加上后掠翼飞机的翼尖延伸到机身中后部,正好形成一个抬头力矩,让机头上仰。飞行员难以控制,飞机失速发生事故。此外,翼尖与副翼比较近,过早失速也会影响副翼性能。

为解决问题,德国工程师沃尔夫冈利贝首先研制出翼刀。在机翼上表面2/3处装一个与机身轴线平行的铝合金刀片,减缓翼尖附面层堆积,提高临界迎角,延缓失速发生,增强操控性。

二战末期,德国在BA349“毒蛇”喷气飞机上实验翼刀。后来苏联缴获飞机,获得技术,用在米格-15战斗机上。

翼尖涡流

二战之后,二代喷气式战斗机追求高空高速,大量采用后掠翼机型。翼刀结构简单实用,效果也很好,很快流行开来。

当然,推迟翼尖气流分离还有其他方法,比如美国的F-4“鬼怪”、F-100“超级佩刀”战斗机就采用前缘襟翼,从发动机引出高压空气向后吹,使机翼上表面气流在大迎角时也不分离。

▲F-4鬼怪采用前缘襟翼

由于翼刀增加雷达反射截面,增大阻力,所以随着技术发展,人们采用前缘缝翼、前缘襟翼、前缘锯齿等方式减缓气流分离,推迟机翼上仰。比如法国“阵风”用前缘缝翼,F-16用前缘襟翼,瑞典JAS39“鹰狮”用前缘锯齿,F-15A用前缘修形等。

▲霍克猎手战斗机的前缘锯齿

这些方式效果很好,雷达反射面也低,阻力也小,所以翼刀就慢慢退居二线了。但它并没有完全消失,直到今天仍在一些飞机上使用。比如美国F/A-18C、E/A-18G电子战飞机等。和风漫谈原创,禁止抄袭。

▲F/A-18

F/A-18战斗机原本设计上没有翼刀,但实际使用中发现垂尾在边条漩涡冲击下颤振严重,金属疲劳容易出裂纹。所以工程师灵机一动,安上两个翼刀干扰漩涡,顺利解决问题。

综合来说,翼刀简单实用,价格便宜效果又好。尽管很多人认为它落后了,但对飞机而言,能用简单办法解决气动问题时,翼刀是最佳选择。有用的技术就是好技术,与先进落后无关。

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