zt 飛機氣動布局簡介(組圖)

來源：紙飛機工作室博客

想必很多人對飛機很感興趣，因為飛機大多是很漂亮的，流線型的機身，舒展的機翼，實現了人類在藍天翱翔的夢想。其實飛機外型的美觀雖然是人類主動的設計創作，而實質卻是受製於空氣阻力的被動結果，從某種意義上講，這種符合人類審美標準的流暢線條其實是空氣動力原理的傑作。

        大千世界千變萬化，飛機也是形態各異，大的、小的、胖的、瘦的，四個翅膀的、兩個翅膀的甚至還有一個翅膀的，打個比方，飛機的式樣就像寵物狗一樣，當真是品種豐富，血統複雜。俗話說外行看熱鬧，內行看門道，既然飛機的外觀是空氣動力原理決定的，那麽這麽多種飛機的形狀在飛機設計中就有個稱謂，叫做空氣動力布局。下麵我們就逐一介紹一下各種氣動布局，當了解到氣動布局這個概念後再回過頭來看這些飛機，就會發現自己不會再看花眼了，其實全世界的飛機品種再多，也無非就以下這幾種氣動布局而已。

        各種空氣動力布局的主要差別就在於機翼位置上的差別，首先介紹一個最常見的布局——常規布局。這種布局的特點是有主機翼和水平尾翼，大的主機翼在前，小機翼也就是水平尾翼在後，有一個或者兩個垂直尾翼。世界上絕大多數飛機屬於這種氣動布局，特別是客運、貨運大型飛機，幾乎全是這種布局，例如波音係列、歐洲的空中客車係列，我國的運七、運八、ARJ21，美國的C130等。我國的軍用飛機中除了殲10猛龍戰鬥機以外，都是常規氣動布局。

        常規布局最大的優點是技術成熟，這是航空發展史上最早廣泛使用的布局，理論研究已經非常完善，生產技術也成熟而又穩定，同其他氣動布局相比各項性能比較均衡，所以目前無論是民用飛機還是軍用飛機絕大多數使用這種氣動布局。

常規氣動布局機型——我國的ARJ21祥鳳支線客機

常規氣動布局機型——我國的FC-1梟龍殲擊機

常規氣動布局機型——我國的殲11B殲擊機

      常規布局中還有一個另類——變後掠翼布局，就是主翼的後掠角度可以改變，高速飛行可以加大後掠角，相當於飛鳥收起翅膀，低速飛行時減小後掠角，展開翅膀。這種布局的優勢在於可以適應高速和低速時的不同要求，起降性能好，缺點是結構的複雜性嚴重增加了飛機重量，隨著發動機技術特別是矢量推力技術的不斷發展和鴨翼的應用，這種布局逐漸趨於淘汰。變後掠翼布局典型機型有前蘇聯的米格27、圖22，美國的F14、F111、B1，北約的狂風等。

變後掠翼氣動布局——俄羅斯圖22逆火戰略轟炸機

變後掠翼氣動布局——美國F14雄貓艦載殲擊機

變後掠翼氣動布局——北約狂風戰鬥轟炸機

        無尾布局，這種氣動布局顧名思義就是沒有尾巴的氣動布局。這裏的“尾巴”指的是水平尾翼，主翼在機尾，實際起到水平尾翼的作用。

        無尾布局的最大優點是高速飛行時性能優異，大家可以想象一下，無尾布局是最接近飛鏢、導彈、火箭的氣動布局，航天飛機采用的也是無尾布局，因為這是最適合高速飛行的布局，阻力小，結構強度大。由於沒有水平尾翼，無尾布局大大減少了空氣阻力，因為在常規布局中，從主翼表麵流過來的氣流會在水平尾翼形成阻力，同時為了平衡主翼的升力，水平尾翼其實一直充當一個“向下壓”的角色，會損失掉一部分升力，所以和常規布局相比沒有水平尾翼的無尾布局的空氣動力效率要高很多，更適合高速飛行。無尾布局機翼承載重量更合理，和機身鏈接結構更穩固，這就簡化了機身結構，再加上去掉了水平尾翼和相關的操控係統後，機身重量可以大大降低。無尾布局的缺點是低速性能不好，這影響到飛機的低速機動性能和起降能力。另外無尾布局因為隻能依靠主翼控製飛行，所以穩定性也不理想。無尾布局在歐洲應用最為普及，法國的幻影係列是典型機型。

無尾氣動布局機型——法國幻影2000

無尾氣動布局機型——英法聯合研製的協和超音速客機

無尾氣動布局機型——英國火神轟炸機

        針對無尾布局的低速性能和穩定性的缺陷，後來飛機設計師們又重新搬出了萊特兄弟的世界上第一架飛機的氣動布局——鴨式布局，因為當初這種氣動布局的飛機飛起來像鴨子，故此得名。鴨式布局也是主翼在後麵，前麵加個小機翼叫做鴨翼，所以這種氣動布局其實就是無尾布局加個鴨翼，或者說是主翼縮小水平尾翼放大的常規布局。有了這個鴨翼，無尾布局的缺點得到明顯改善，高速飛行時更加穩定，起降距離明顯縮短，甚至機動性能比常規布局更加出色。歐洲最為推崇鴨式布局，瑞典的JAS39，英法德西班牙聯合研製的歐洲戰鬥機EU2000，法國的陣風以及以色列的幼師全部采用鴨式布局。可以說目前鴨式布局再次成為航空技術發展的趨勢，俄羅斯和美國正在研製新型飛機都在使用這種布局，例如俄羅斯的s37金雕試驗機和美國的QSST超音速客機。我國最新研製的殲10猛龍就屬於鴨式布局，或者稱為無尾鴨翼布局。

鴨式氣動布局機型——世界第一架飛機飛行者一號

鴨式氣動布局機型——俄羅斯圖144超音速客機

鴨式氣動布局機型——我國的殲10猛龍戰鬥機

        三翼布局，這種布局其實就是常規布局加個鴨翼，或者說鴨式布局加個水平尾翼。這種氣動布局的優勢是又多了一個可以控製飛機的部位，三個機翼更好的平衡分配載重，機動性能更好，對飛機的操控也更精準更靈活，可以縮短起降距離。缺點是會增加阻力，降低空氣動力效率，增加操控係統複雜程度和生產成本。綜合評測，常規布局增加鴨翼取得的性能改進得不償失，所以目前隻有俄羅斯蘇27的改進型蘇30MKI、33、34、35、37係列采用了這種氣動布局。

三翼氣動布局機型——俄羅斯蘇37殲擊機

        飛翼布局，這種布局簡單說就是隻有飛機翅膀的布局，看上去隻有機翼，沒有機身，機身和機翼融為一體。無疑這種布局是空氣動力效率最高的布局，因為所有機身結構都是機翼，都是用於產生升力，而且最大程度低降低了阻力。空氣阻力最小所以雷達波反射自然也是最小，所以飛翼布局是隱身性能最好的氣動布局。飛翼布局的最大缺陷是操控性能極差，完全依賴電子傳感控製機翼和發動機的矢量推力，因此飛翼布局沒有得到普及，隻應用於用於大型飛機，例如轟炸機、運輸機，目前投入使用的隻有美國的B2轟炸機。

飛翼氣動布局機型——美國B2隱形戰略轟炸機

       還有一種奇特的氣動布局——前掠翼布局，這種布局的特點是主翼前掠而不是後掠，不過雖然很早就開展了這種氣動布局的研製工作，但是因為機翼前掠致命的穩定性問題導致這種技術一直隻停留在研發階段，沒有得到實際應用。典型機型有俄羅斯正在研製的S37金雕試驗機和美國早已停止研製的X29試驗機。

前掠翼氣動布局機型——俄羅斯S37金雕試驗機

前掠翼氣動布局機型——美國X29試驗機

        現在知道了如何辨別飛機的氣動布局了，是不是感覺世界上的飛機不再那麽眼花繚亂了？我們要回過頭來說說紙飛機了。對於紙飛機來說，最合適的氣動布局是無尾布局，因為這種布局結構最穩固，即使用薄的紙折疊也能夠保證機翼挺直，即使用力投擲高速飛出，紙飛機的結構也可以抵抗住風壓不至於變形太大。無尾布局阻力可以調整到最小，所以可以投擲得更遠。其實我們平時折疊的紙飛機都是無尾布局，即使初學者第一次折疊也可以獲得很好的滑翔性能，這正驗證了無尾氣動布局的諸多優點。隻不過普通的紙飛機沒有垂直尾翼，或者說垂直尾翼在下方，看上去不太漂亮，不過這也算是紙飛機獨有的氣動布局吧。除了紙飛機，任何飛機都不敢把垂直尾翼放在下麵，如何起飛姑且不說，降落時尾巴是注定要遭殃了。