曲面翼

曲面翼（Curved wings）是指機翼整體外形為曲面形狀的一類型機翼，包括環形機翼和半環形機翼。

環形機翼像一個短粗的空心筒子置於機尾部分，上下圓弧部分產生升力，左右圓弧部分阻隔翼尖繞流，並提供方向穩定性。

半環形機翼是一種外觀為半環形，相當於環形機翼一半，分置於飛機兩側的機翼。

基本介紹

• 中文名：曲面翼
• 外文名：Curved wings
• 定義：機翼整體外形為曲面形狀的翼型
• 包括：環形機翼和半環形機翼
• 一級學科：航空科技
• 二級學科：航空器

環形機翼

環形翼像一個短粗的空心筒子，上下圓弧部分產生升力，左右圓弧部分阻隔翼尖繞流，並提供方向穩定性。環形翼不存在橫滾穩定性的問題，非常適合立式垂直起降飛機，並且環形翼還具有風阻小、結構重量輕、失速特性好、高速特性好、易於操縱以及易於安排立式飛機的起落架等優點。

環形翼最大的特別之處在於轉彎。常規平面翼的飛機需要先橫滾到一定的角度，然後拉高迎角，通過斜向升力的向心水平分量實現轉彎。環形翼不需要橫滾，可以直接指向所需要的迎角，實現轉彎。這不光是操作習慣上的一個改變，也省卻了橫滾的步驟，在理論上可以提高機動性。

另外一個特別的是，平面翼飛機需要急轉彎時，需要拉很大的橫滾角，並增大迎角以補償升力損失。環形翼不管怎么轉彎，在橫向指向的同時，一方面產生斜向升力的向心水平分量力用於轉彎，另一方面上下的圓弧段依然在提供升力，不會因為平面翼飛機在急轉彎時機翼幾乎側立而導致嚴重升力損失和失速的問題，也就是說，可以放心大膽地急轉彎，增加機動性的容限。

但環形翼的翼展不容易增加，否則將成為大而無當的巨大圓筒，在設計和製造上帶來很多陌生的問題；水平起落時起落架的設計也很困難，人員和貨物的裝卸困難就不提了，不過機身不在環形翼的圓心，而在圓弧的底部，可以避免很多這樣的問題。在環形翼和矩形機翼之間，當然可以有橢圓環翼，其特點也介於環形翼和矩形翼之間。

環形機翼飛機的飛行

垂直發射：由於環形機翼飛機的發動機推力大于飛機的重量，它就能夠僅僅利用噴氣流垂直升起。排氣由氣動偏轉，一旦有了足夠的速度之後就可以轉換成水平飛行。

常規飛行：在進行水平飛行的時候，氣流被輸送給進氣口，通過沿著C.450的推力線，從發動機排氣口射出。藉助於環形內外進入和流出氣流，環形機翼給飛機提供升力。

垂直著陸：隨著速度的降低，就要偏轉發動機排氣口。這樣，推力產生的飛行就接替了機翼產生的飛行。一旦在低速上建立了穩定的懸停，飛行員就慢慢地減少推力，有效地把飛機降落到地面上。

氣動特性

升力特性：環翼機的總體特徵為失速性能較好，這是因為後翼處於前翼的尾流區中，減小了最大有效仰角。

阻力特性：在中、小仰角時，環翼阻力比傳統固定翼小，當仰角增大，環翼的阻力增長率也比傳統翼型低，可見總體來說，在低速條件下，環翼機的阻力特性較之傳統翼更加優秀。

力矩特性：在中、小仰角時，基本保持靜穩定，而仰角較大時，出現靜不穩定情況，這是由於出現了翼尖效應和翼根效應，使壓力中心出現了前後位移。

半環形機翼

背景

1985年去世的美國人卡斯特，因為提出了“半環形機翼”飛機設計概念，被人們稱為短距起降之父。

早在20世紀20年代末，有一天，卡斯特親眼目睹一座糧倉的屋頂被狂風拔起、飛掉的情景。他想：如果把糧倉屋頂看作是一種翼型，它不是上、下都處在相對氣流中，而只是由氣流吹過它的頂部，因而產生了更大的升力。於是，通過幾年的模型試驗，他設計成功一種半環形機翼，在它的接近後緣處安裝推進式螺旋槳；機翼前方來的氣流在半環形的通道內加速，因而提高了機翼的升力係數。這種機翼設計恰像一個涵道螺旋槳裝置的下半部。

最後，他在1942年11月12日試飛了採用半環形機翼的CCW-1原型機。這種飛機在微風中起飛時，幾乎不需滑跑就可以離地。CCW-1裝有2台各75馬力的發動機。根據計算，由半環形機翼提供的升力為平均每馬力5.15千克，相當於常規機翼所產生升力的3.5倍。為了解決側向安定性和操縱性，CCW-1還裝有平直形的外翼，但後來證明，去掉外翼，這種飛機仍然可以飛得很好。

原理

ccw系列的本質是將機翼繞著螺旋槳直徑彎曲，使得氣流得以從翼面上方流過，直接在翼面上方產生一個負壓區，從而產生比常規固定翼飛機更大的升力，常規固定翼飛機是在發動機推力或者拉力驅動機身前移的過程中，機翼前方氣流流過翼面，由於同樣氣流在呈弧度翼面上下速度不一，上表面氣流快，使得上下翼面產生壓差，將機翼托起。ccw系列是直接把氣流引致上翼面創造與下翼面的壓差。

利用附壁效應的半環翼或者半涵道式飛機在升力上有很大優勢，ccw-2據說有非常好的低速優勢，最低時速據說只有18km，甚至於說它具備垂直上升和懸停的本領。