基本介紹
- 中文名:全翼機
- 外文名:Full wing machine
設計理念,歷史沿革,現有機型,
設計理念
傳統的飛機設計中,飛機重心總是位於機翼升力中心的前面,這一點使得機翼提供的升力會打破機身的平衡,飛機很容易造成機頭向下俯衝的趨勢,為了平衡這種趨勢,通常在飛機尾部設計一些小的向下作用力的控制翼面,用以抵銷飛機的俯衝趨勢。其基本原則就是飛機可以在某些角度內自由飛行,當減小動力的時候速度降低,機翼的升力降低,機頭也就會自然降低,然後飛機就會開始下降。
飛機若想達到簡單而又安全是有很多障礙的。位於飛機尾翼上的控制翼面使飛機往往比實際所需的長度要長,而這些延長的機身處於平衡考慮大部分還不能承擔載荷,此外,控制翼面的存在還會增加阻力,降低飛機的整體性能。最大的問題是這些翼面再增大阻力的同時還增加了飛機的重量,這就使飛機發動機必須提供額外的推力以產生比原本飛機所需更大的升力才行。
傳統的飛機布置方式——載荷在前面控制翼面在後面——還會造成另一個問題,即對機翼產生向後的彎曲傾向(撓度),所以有時候機翼會在重心的前面有時會在重心後面,飛機的穩定性和(通過額外翼面的)控制性是同樣重要的。然而,如果沒有額外的控制翼面就可以降低阻力和重量,在大多數情況下,這樣做都可以顯著的減小飛行阻力,而設計師也可以專心解決穩定性的問題。
飛翼唯一的缺點是為了使機身更好的隱藏於機翼中,飛機的機翼必須設計的比通常的機翼厚得多。在低速時這一點無關緊要,但是當飛機接近音速時,在機翼相對較厚的部位就會產生巨大的阻力效用,所以飛翼不適合高速飛機,它們對阻力比一般飛機更為敏感。除此之外,在高速時還會出現一系列的穩定性問題,例如“馬赫下俯(英語:mach tuck)”,設計人員需要經過許多艱苦的工作來加以解決。
歷史沿革
由於這些原因,對飛翼的研究僅限於1930到1940年代,那時候飛翼被認為是一種生產大型客機的自然解決方案,這種飛機的載客量要夠大同時還可以裝載足夠跨大西洋定期航班的燃料。飛翼的巨大內部容積和低阻力使它自然而然的扮演起這一角色,美國的傑克·諾思羅普、德國的亞歷山大·李比希和肖特兄弟都進行了這方面的研究,而德國的雨果·容克在1910年時已經取得了一個飛翼滑翔機的概念專利。
戰後很多概念設計都基於飛機的平面形狀,但是問題很快顯現。為了延長轟炸機航程,對飛翼的興趣一直延續到1950年代,諾思羅普B-49轟炸機是它最後的絕唱,但是它最終並未投產,即使是飛翼設計也不能彌補載油量的要求,後來更大的普通形式的飛機像波音B-52轟炸機被建造出來取代了飛翼設計。隨後的遠程轟炸機再也沒有採用飛翼形式的了,直到B-2幽靈隱形戰略轟炸機的出現。
由於飛翼在中低速範圍內仍能保持優異的性能,其作為戰術運輸機的構想從未中斷過,波音公司一直在進行一個採用翼身融合運輸機的項目研究,這種運輸機具有洛克希德C-130大力神運輸機的尺寸大小,同時有更遠的航程和多1/3的載荷。有很多公司如波音、麥道、德哈維蘭公司都曾考慮設計飛翼式的客機,但是到目前為止均未實現。
現有機型
轟炸機:諾思羅普 B-2
輕航機:米切爾飛翼Mitchell U-2 superwing
輕航機:米切爾飛翼 B-10
滑翔機:雨燕Aériane Swift