設計斜翼飛機是為解決飛機高速與低速飛行時不同空氣動力特性要求的困難。斜翼飛機與常見的飛機不同之處在於它的機翼，整個機翼非固定，可以圍繞中心轉軸活動，最多可以有60度的轉動方向，像一把剪刀，因此這機翼的設計也被稱為“剪刀”翼。斜翼飛機可以根據飛機飛行的速度，隨時調整機翼最有效的角度，在高速飛行時轉動機翼可以減少飛行中的阻力，在低速時機翼將不會活動。斜翼的特點讓它會承受更小的空氣阻力，在飛行時可節省油量，最快速度能達到1.4倍音速。
基本介紹
- 中文名：斜翼飛機
- 外文名：無
- 分類：飛機
- 詞性：名詞
簡介,設計原理,工作原理,最新研究成果,優點,缺點,套用,
簡介
斜翼飛機的左右兩半翼是一個整體且可繞機身垂直樞軸轉動。斜翼飛機可垂直起降，可水平飛行，具有速度快、油耗低、航程遠等特點，現階段據信只有美國的V－22型斜翼飛機投入實際套用，且為有人駕駛飛機。
由於斜翼飛機起降不需要跑道，因此在許多領域有著廣闊的套用前景。
設計原理
設計斜翼機是為解決飛機高速與低速飛行時不同空氣動力特性要求的困難。飛機在起飛、著陸和低速飛行時，機翼處在平直位置，相當於平直機翼(圖中虛線所示)，機翼翼展長，展弦比大，誘導阻力小，升力係數大，可以改善飛機起飛著陸和低速飛行性能。當飛機進入高速飛行時，機翼逐漸旋轉，與機身成斜交狀態(圖中實線位置)，一側機翼前掠，另一側機翼後掠，以提高飛機的臨界馬赫數，推遲激波的產生，降低飛機高速飛行時的阻力，提高升阻比，降低油耗，增大航程。斜翼機與變後掠翼飛機相比，從結構方面看，斜翼機左、右半翼連成一體，簡化了機翼和機身的連線結構，具有結構簡單、機翼強度高的特點，並且機翼斜置角(相當於變後掠機翼的後掠角)調整過程中飛機重心不發生變化，可以省去變後掠翼飛機的重心調整機構，減輕飛機重量。從氣動角度看，斜翼機的截面分布規律要比變後掠翼飛機更為光滑，波阻要比變後掠翼飛機小。斜翼機存在的主要問題是，在斜翼位置上左、右半翼不對稱，在大斜置角度時，操縱過程中會出現顯著的滾轉—偏航耦合和滾轉—俯仰耦合，使飛機進行滾轉操縱時會產生附帶的偏航運動和俯仰運動。
工作原理
斜翼機
飛機在起飛、著陸和低速飛行時，機翼位置如圖中虛線所示，相當於平直機翼，這個時候機翼展長最大，誘導阻力小、升力係數大，起飛著陸與低速飛行性能好。飛機以高亞音速與超音速飛行時，機翼可繞樞軸轉動某一角度（圖中實線位置）。這時，一側機翼前掠、另一側機翼後掠，都可以推遲激波產生,從而減小阻力,提高巡航時升阻比，降低油耗。斜翼機與變後掠翼飛機區別是當左半翼處於後掠位置時，右半翼則前掠。機翼在斜翼位置時，整個飛機橫截面面積沿機身軸分布較後掠翼飛機均勻，近於流線體，在降低波阻方面比後掠翼更加有利。
斜翼機 - 正文 斜翼機
左右兩半翼為一整體且可繞機身垂直樞軸轉動的飛機。斜翼機還處於試驗階段。在原理上它與變後掠翼飛機相似。飛機在起飛、著陸和低速飛行時，機翼位置如圖中的虛線所示，相當於平直機翼，這時機翼展長最大，誘導阻力小，升力係數大，起飛著陸和低速飛行性能好。飛機以高亞音速和超音速飛行時，機翼可繞樞軸轉動某一角度（圖中實線位置）。這時，一側機翼前掠，另一側機翼後掠，都可以推遲激波的產生,從而減小阻力,提高巡航時的升阻比，降低油耗。斜翼機與變後掠翼飛機的區別是當左半翼處於後掠位置時，右半翼則前掠。機翼在斜翼位置時，整個飛機橫截面面積沿機身軸的分布較後掠翼飛機均勻，近於流線體，在降低波阻方面比後掠翼更為有利。斜翼機左右半翼連成一體，簡化機翼與機身的連線結構，但是固定剛性較差。此外在斜置位置上左右半翼不對稱，還會由滾轉操縱引起俯仰和偏航運動。美國國家航空航天局在研究和實驗的基礎上製造了小型斜翼驗證機AD-1。機翼斜置角變化範圍從0°～60°，總重726公斤。
最新研究成果
世間凡是能飛的東西，不論是人造的還是天然的，都具備對稱性，否則就難以保持飛行平衡。但是，美軍當下就是要造一種不對稱的斜翼飛行器，而且，這種飛機飛得更快、更遠，油耗更低。一旦成功，這種新式飛機將在未來20年內成為美軍隱形轟炸機的主打機型，並將改寫飛行歷史。
數年來，美國軍方都在尋求一種飛機——它能夠在敵方領空外徘徊十幾小時，靜靜地等待命令。一旦接到指令，就立即以超音速直撲目標、瞄準目標、摧毀目標。但是，問題在於，凡是能夠進行長時間亞音速飛行的飛機，都無法勝任超音速飛行，反之亦然。
代號“彈簧小折刀”
“彈簧小折刀”進入超音速飛行狀態
為了解決這個長期存在的空氣動力學問題，美國國防部高級研究計畫署(DARPA)近幾日授予諾斯羅普·格魯曼公司斜翼飛行器研發項目。第一階段契約為期20個月，撥款1030萬美元，要求諾斯羅普·格魯曼公司進行飛行器的初始設計，解決可控性問題。 這種飛行器被命名為“彈簧小折刀”(Switchblade)，一種可改變翼掃(機翼相對機身的角度)的無人機，既有很高的低速飛行效率，能執行盤旋監視任務，又能執行超音速打擊任務。
既是偵察機又是轟炸機
美國國防部高級研究計畫署要求諾斯羅普·格魯曼公司在2007年11月之前繪製出詳細設計圖，實驗機則在2010年推出。初步概念是在單翼下面安裝引擎、轉軸以及監視設備。這樣的設計使得發動機朝向飛行方向的同時，單翼可以旋轉。
美國國防部高級研究計畫署明確指出，概念性斜翼作戰飛機有兩大任務：一是情報、監視與偵察任務，要求該機能攜帶2000千克有效載荷，在18000米高空以亞音速飛行5000海里；二是轟炸任務，要求該機能攜帶7500千克有效載荷，飛行5000海里。該機的最大速度為2馬赫。
巡航時亞音速轟炸時超音速
在巡航狀態下，“彈簧小折刀”展開61米長的單翼(不像普通飛機那樣是雙翼，而是把雙翼從中間接合在一起，組成一塊翼)，像一架普通飛機那樣飛行；但是，當它要突破音障前，它的單翼將旋轉60度，形成一個翼尖前掠、一個翼尖後掠的狀態。這樣的構造重新分配了飛機前部積累的衝擊波，有效降低了超音速狀態下的波阻力，飛機就進入超音速飛行狀態。當“彈簧小折刀”要恢復亞音速飛行時，單翼就再次旋轉，使之恢復和發動機垂直的狀態。
2010年進行首飛
正在投彈的“彈簧小折刀”轟炸機
美國國防部高級研究計畫署稱，假如一切進行順利，1/5比例的“彈簧小折刀”示範模型將於2010年進行首飛，該試驗機翼展約為12米，全比例飛行器預計於2020年投入使用。 對於“彈簧小折刀”這種無尾翼變掠角飛機，可控性是主要問題。諾斯羅普·格魯曼公司必須演示該機在改變飛行模式從而大大改變空氣動力特性的時候能夠保持穩定性。
“彈簧小折刀”試驗機將最終驗證斜翼飛機計畫是否可行，這個問題自20世紀40年代以來就存在爭議。如果這架超音速試驗機的飛行試驗取得成功，斜翼飛機可能成為美空軍計畫2025年後裝備的、具有高速和長航時飛行能力的下一代隱形轟炸機的候選機型。
優點
斜翼機：耗油低航程遠
“捕食鳥”也被稱為“空中瑞士軍刀”
斜翼機左右兩半翼為一整體，且可繞機身垂樞軸轉動，在原理上它與變後掠翼飛機相似。飛機在起飛、著陸和低速飛行時，機翼與引擎成直角，相當於平直機翼，這時翼展最大，誘導阻力最小，升力係數大，起飛、著陸和低速飛行性能好。飛機以超音速飛行時，機翼可繞樞軸轉動60度，這時，一側機翼前掠，另一側機翼後掠，都可以推遲激波的產生，從而減小阻力，提高升阻比，降低油耗。 斜翼機與變後掠翼機的區別是，當左半翼處於後掠位置時，右半翼則前掠。機翼在斜翼位置時，整個飛機橫截面積沿機身軸的分布較後掠翼飛機均勻，近似於流線體，在降低波阻力方面比後掠翼更為有利。
缺點
翼機左右半翼連成一體，簡化了機翼與機身的連線結構，但是固定剛性較差。此外，在斜置位置上左右半翼不對稱，還會由滾軸操縱引起俯仰和偏航運動。
套用
1945年，美國NACA蘭利實驗室的坎貝爾和德雷克進行過機翼可旋轉的風洞研究，但沒有引起重視。1979年，美國NASA在德賴斯登飛行中心開始試飛研究AD-1斜翼機（見圖），該機機翼位置角變化範圍為0°～60°，總質量726千克。有關研究表明，未來的斜翼飛機可以以1 600千米/時的速度飛行，且噪音小，燃油率低，特別適用於高速運輸機。
