機翼
機翼是為固定翼航空器（包括飛機和滑翔機）提供升力的主要部件，模仿鳥類的翅膀，維持其在空中的穩定飛行以及提供必要的操縱力。機翼上通常安裝有固定翼航空器的主操縱面－副翼，以及輔助操縱裝置襟翼。
在機翼內部可以裝載燃油、設備、武器，在機翼上可以安裝起落架、發動機，懸掛飛彈和副郵箱等外掛設備。[1]
機翼的幾何參數
[編輯]- 前緣：機翼的前部邊緣。
- 後緣：機翼的後部邊緣。
- 翼展：機翼兩尖端的直線距離。
- 弦長：機翼前緣到後緣的距離，通常沿平行於機身縱軸的方向測量。
- 展弦比：翼展和標準平均弦長的比值。
- 漸縮比：翼根弦長與翼尖弦長的比值。
- 相對厚度：機翼翼型最大厚度與翼弦的比值。
- 翼剖面：機翼橫切面的形狀。
- 掠角：機翼設計中心線與機身垂直線的夾角。
- 扭轉：包括氣動扭轉和幾何扭轉。氣動扭轉是指翼剖面沿展向的漸變；幾何扭轉是指機翼橫切面攻角沿展向的漸變。通過扭轉來改善機翼的氣動特性，避免翼尖先於機翼其他部分失速。
- 反角：機翼平面與機身平面所夾的角度。機翼平面位於機身平面之上時稱之為上反角，反之為下反角。
- 裝置角 : 機翼弦線與機身的夾角。
機翼上的主要受力構件
[編輯]作用在機翼上的外載荷主要分為分布載荷和集中載荷。為承擔載荷，需要設計相應的受力構件。基本的受力構件有縱向骨架、橫向骨架、蒙皮和接頭等。[1]
機翼上的主要操縱面
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1. 翼尖小翼
2. 低速副翼
3. 高速副翼
4. 襟翼滑軌整流罩
5. 前緣襟翼－克魯格襟翼
6. 前緣縫翼
7. 內側襟翼
8. 外側襟翼
9. 擾流板
10. 擾流板-減速板
注1：以上僅為示意圖，在具體機型上，各位置上部件因設計理念的不同，其實際構型、功能和名稱也有可能不同。
注2：圖中7和8所反映的是襟翼的三個不同工作位置，而非三層襟翼。
- 襟翼：在機翼前緣或後緣安裝的可以活動的翼面，用以增加機翼面積和彎度，提高機翼的升力係數，起到增加升力的作用。襟翼大多安裝在機翼後緣，安裝在前緣的襟翼特稱為前緣襟翼。
-
襟翼部分展開 -
全襟翼 -
全襟翼，擾流板打開。
- 前緣縫翼：正常工作時與機翼主體產生縫隙，可使機翼下表面部分空氣流經上表面從而推遲氣流分離的出現，增加機翼的臨界迎角。
- 副翼（aileron）：通常安裝在機翼後緣外側的活動翼面，用以控制航空器的滾轉姿態。某些高速飛機為減小副翼偏轉所引起的機翼扭轉變形，還裝有內側副翼。
- 襟副翼：機翼後緣內側的活動翼面，常見於大型飛機，巡航飛行時與副翼功能一致，以減少副翼的氣動彈性影響，降低滾轉操縱功效，低速飛行時同襟翼聯動。
- 擾流板（spoiler panel）：安裝在機翼上表面可被操縱打開的平板，可用於減小升力、增加阻力和增強滾轉操縱。當兩側機翼的擾流板對稱打開時，此時的作用主要是增加阻力和減小升力，從而達到減小速度、降低高度的目的，因此也被稱為減速板；而當其不對稱打開時（通常由駕駛員的滾轉操縱而引發），兩側機翼的升力隨之不對稱，使得滾轉操縱功效大幅度增加，從而加速航空器滾轉。
- 配平片：是安裝在操縱面上可相對操縱面運動的裝置，通常用於平衡作用在操縱面上的氣動力矩。當達到力矩平衡狀態時，傳統操縱系統上將感受不到來自相應操縱面上的氣動作用力。
機翼表面的主要附屬裝置
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- 翼尖小翼：安裝在翼尖的垂直方向翼片，主要用於削弱翼尖下表面氣流繞流至上表面的效應，減少升力損失，改善機翼性能。
- 翼刀：垂直安裝在機翼上表面並平行於機身方向薄板，用於阻滯氣流沿機翼展向的運動，以及防止整個機翼沿展向同時失速。常見於後掠翼飛機。
- 渦流產生器：在機翼上表面產生渦流，推遲氣流分離的出現。
升力原理
[編輯]機翼產生升力的原理可通過牛頓第三定律和伯努利定律來解釋。對於圖示情況的翼型，當平行於翼弦方向的氣流（在此將其視為不可壓流）流經機翼時，由於機翼的阻礙導致流管截面變小，而導致機翼上下表面的空氣流速均增加。
有一種常見的理論指出，由於機翼上表面的彎度大於下表面彎度，根據伯努利定律可知上表面氣流的流速整體上要高於下表面氣流速度，也就是說氣流作用在機翼上表面的靜壓整體上小於作用在下表面上的靜壓。由於上下表面壓差的存在，使得機翼最終受到向上的合力，亦即升力。[2]但是這種說法被美國國家航空暨太空總署（NASA）否定，NASA指出這種說法無法解釋飛機上下顛倒時仍然可以飛行；根據NASA的實驗，一個上下表面長度相同的機翼仍然可以產生足夠的升力。[3]
當然隨著機翼相對氣流迎角的變化，翼型周圍的空氣流場也會發生明顯變化。當機翼攻角增大時，由於翼型對氣流的阻礙作用致使氣流下洗，使得前緣附近氣流駐點相對於前緣位置下移，從而導致更為明顯的升力效應。而當機翼攻角減小甚至為負值時，翼型彎度的作用將被削弱，即升力減小直至產生負升力。
參考條目
[編輯]參考資料
[編輯]- ^ 1.0 1.1 賈玉紅; 黃俊; 吳永康. 航空航天概论（第5版） 2022年8月第五版，2022年8月第一刷. 北京航空航天大學. 2022: 255. ISBN 978-7-5124-3860-6.
- ^ 癮科學：飛機為什麼會飛？. Engadget. 2009-03-23 [2016-11-08]. （原始內容存檔於2020-06-29）.
- ^ Incorrect Lift Theory. NASA. [2016-11-08]. （原始內容存檔於2014-04-27）.
This theory also does not explain how airplanes can fly upside-down which happens often at air shows and in air-to-air combat." "The symmetric airfoil in our experiment generates plenty of lift and its upper surface is the same length as the lower surface.