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飞机气动布局简介
   想必很多人对飞机很感兴趣,因为飞机大多是很漂亮的,流线型的机身,舒展的机翼,实现了人类在蓝天翱翔的梦想。其实飞机外型的美观虽然是人类主动的设计创作,而实质却是受制于空气阻力的被动结果,从某种意义上讲,这种符合人类审美标准的流畅线条其实是空气动力原理的杰作。
   大千世界千变万化,飞机也是形态各异,大的、小的、胖的、瘦的,四个翅膀的、两个翅膀的甚至还有一个翅膀的,打个比方,飞机的式样就像宠物狗一样,当真是品种丰富,血统复杂。俗话说外行看热闹,内行看门道,既然飞机的外观是空气动力原理决定的,那么这么多种飞机的形状在飞机设计中就有个称谓,叫做空气动力布局。下面我们就逐一介绍一下各种气动布局,当了解到气动布局这个概念后再回过头来看这些飞机,就会发现自己不会再看花眼了,其实全世界的飞机品种再多,也无非就以下这几种气动布局而已。
   各种空气动力布局的主要差别就在于机翼位置上的差别,首先介绍一个最常见的布局——常规布局。这种布局的特点是有主机翼和水平尾翼,大的主机翼在前,小机翼也就是水平尾翼在后,有一个或者两个垂直尾翼。世界上绝大多数飞机属于这种气动布局,特别是客运、货运大型飞机,几乎全是这种布局,例如波音系列、欧洲的空中客车系列,我国的运七、运八、ARJ21,美国的C130等。我国的军用飞机中除了歼10猛龙战斗机以外,都是常规气动布局。
   常规布局最大的优点是技术成熟,这是航空发展史上最早广泛使用的布局,理论研究已经非常完善,生产技术也成熟而又稳定,同其他气动布局相比各项性能比较均衡,所以目前无论是民用飞机还是军用飞机绝大多数使用这种气动布局。
常规气动布局机型——我国的ARJ21祥凤支线客机
常规气动布局机型——我国的FC-1枭龙歼击机
常规气动布局机型——我国的歼11B歼击机
   常规布局中还有一个***——变后掠翼布局,就是主翼的后掠角度可以改变,高速飞行可以加大后掠角,相当于飞鸟收起翅膀,低速飞行时减小后掠角,展开翅膀。这种布局的优势在于可以适应高速和低速时的不同要求,起降性能好,缺点是结构的复杂性严重增加了飞机重量,随着发动机技术特别是矢量推力技术的不断发展和鸭翼的应用,这种布局逐渐趋于淘汰。变后掠翼布局典型机型有前苏联的米格27、图22,美国的F14、F111、B1,北约的狂风等。
变后掠翼气动布局——俄罗斯图22逆火战略轰炸机
变后掠翼气动布局——美国F14雄猫舰载歼击机
变后掠翼气动布局——北约狂风战斗轰炸机
   无尾布局,这种气动布局顾名思义就是没有尾巴的气动布局。这里的“尾巴”指的是水平尾翼,主翼在机尾,实际起到水平尾翼的作用。
   无尾布局的最大优点是高速飞行时性能优异,大家可以想象一下,无尾布局是最接近飞镖、导弹、火箭的气动布局,航天飞机采用的也是无尾布局,因为这是最适合高速飞行的布局,阻力小,结构强度大。由于没有水平尾翼,无尾布局大大减少了空气阻力,因为在常规布局中,从主翼表面流过来的气流会在水平尾翼形成阻力,同时为了平衡主翼的升力,水平尾翼其实一直充当一个“向下压”的角色,会损失掉一部分升力,所以和常规布局相比没有水平尾翼的无尾布局的空气动力效率要高很多,更适合高速飞行。无尾布局机翼承载重量更合理,和机身链接结构更稳固,这就简化了机身结构,再加上去掉了水平尾翼和相关的操控