冲上云霄：战机机翼演变史

■侯融 孟庆昌 杨笑晗

第十五届中国航展上，我军新亮相的歼-35A战机低空通场，歼-20战机表演高难度动作。各种战机呼啸而过，展示着速度与力量。

其中，受邀参加此次航展的俄罗斯飞行员谢尔盖·博格丹驾驶苏-57战机，展示了“落叶飘”“钟摆机动”等高难度飞行动作，令人叹为观止。那么，战机是如何做出这些战术动作的呢？

这与战机机翼的设计息息相关。人类追求翱翔蓝天的梦想始终未变，从莱特兄弟发明第一架飞机到现在，飞机机翼的设计不断发展演化。其中尤以战机机翼的变化更为多变复杂，仅机翼的形状，就先后出现了平直翼、后掠翼、三角翼等。

梳理战机机翼的发展史可以发现，机翼的设计思路始终服务于飞机整体性能和作战用途，与当代飞行器技术发展水平息息相关。本期“军工T型台”，让我们一起关注战机机翼“更高”“更快”“更强”的发展之路。

更高——

提高升力实现飞天梦想

作为托举飞机翱翔蓝天的关键部位之一，机翼的作用，最直接地体现在让飞机有效地克服重力上。

1903年，莱特兄弟给滑翔机装上发动机，制造出世界上第一架飞机——“飞行者一号”。在莱特兄弟给飞行器加装动力之前，人类实现飞天梦想的努力，一直在围绕“翅膀”做文章。

达·芬奇就曾设计过一种扑翼机，他设想人趴在扑翼机上面，用手脚带动一对翅膀飞起来。古代的中国人、希腊人、巴比伦人和印度人也做过类似的尝试。但受限于材料、工艺等，这类形似的模仿，并未从真正意义上让人类实现飞天梦想。

直到“空气动力学之父”乔治·凯利通过不断研究和试验，首次将机翼剖面设计成“上凸下平”的不规则水滴状，才把飞行从冒险的尝试引导向科学的探索，人类对机翼“升力”的探究有了突飞猛进的发展，滑翔机的实用性大幅提高。

乔治·凯利的这种设计，让机翼上下表面空气流速产生显著差异，当飞机前进时，机翼上方的空气流速较快，形成低压区；而机翼下方的空气流速较慢，形成高压区。这种压力差，是飞行力学中机翼产生升力的关键所在。

由此开始，一直到现代飞机发明初期，机翼的设计都围绕如何提高升力来展开。这些早期的翼型大多是平直翼，即机翼前后缘和机身垂直，机翼从里到外一样宽。这种类型的机翼结构简单，容易制造。但受限于材料和工艺技术，使用平直翼的早期飞机，安全性和稳定性并不能得到很好的保证。

为了加强稳定性，早期飞机机翼布局曾向双翼、三翼拓展，但多翼设计的缺点非常明显，比如结构复杂、制造难度大，飞行阻力大、速度难提高等。直到出现铝合金航空材料，单翼机安全性和稳定性才有所改善，开始逐渐取代了多翼机，但平直翼的主流地位始终没有改变。

变化，率先在战斗机领域发生。随着动力系统不断迭代，空战对战机飞行速度的要求不断提高，平直翼的缺点越来越突显：虽然提供的升力很大，但同时也带来了非常大的阻力，飞行速度受到严重限制，亟需新的翼型设计来推动战机的发展。

更快——

与激波角力，突破音障直至数倍于声速

空气动力学研究表明，飞机在飞行时，会对前方的空气产生压力。低于声速飞行时，前方空气在压力波的推动下，会有序流向两侧，让开飞机。然而当飞机越来越接近声速的时候，这些压力波就会挤到一起，让机翼表面的局部气流超过声速，出现激波。此时，飞机被激波干扰，飞行阻力剧增，速度难以提升。人们曾以为声速是飞机速度不可逾越的障碍，将这种现象取名为音障。

想要突破音障，飞机