超临界机翼有何弊端?为了提高效益,一般民航飞机在0.75～0.92马赫数间飞行,此时局部激波会损害飞机,于是常采用后掠翼与超临界机翼来提高临界马赫数,超临界机翼可减轻机翼重量,延迟分离

Question

超临界机翼有何弊端?
为了提高效益,一般民航飞机在0.75～0.92马赫数间飞行,此时局部激波会损害飞机,于是常采用后掠翼与超临界机翼来提高临界马赫数,超临界机翼可减轻机翼重量,延迟分离层分离,而后掠翼长要加翼刀与翼尖小翼,会加重机身重量,那么为何现在的380客机采用后掠翼呢?超临界机翼有何弊端呢?

Answer 1

超临界机翼是指采用一种适用于超临界马赫数飞行的特殊翼型的机翼.并不一定是前掠翼.超临界机翼目前还处于理论研究阶段,现实中优缺点的资料较少.飞行速度足够高时(相当马赫数0.85～0.9),翼型上表面的局部流速可达到音速.这时的飞行马赫数称为临界马赫数.飞行速度再增加,上表面便会出现强烈的激波,引起气流分离,使机翼阻力急剧增加.为了保持飞机飞行的经济性,飞行马赫数不宜超过临界马赫数.想要提高飞行速度就要设法提高机翼临界马赫数.减小机翼厚度或采用后掠机翼（见后掠翼飞机）可以提高临界马赫数,但是这样会增加机翼重量.采用超临界机翼可提高临界马赫数,同时不必付出增加机翼重量的代价.所以现阶段的民航客机上没有采用超临界机翼的必要,因为客机没有超过临界值的必要.后掠翼虽然空阻小,但存在机翼前缘升力不足的缺点,而且后掠角越大,升力系数越低,使得飞机在起飞,着陆,空速限制等指标上都不理想.　　后掠翼除去前缘升力小的缺点外,还有一个致命的缺陷,叫做"翼尖发散"或"翼尖失速",就是说飞机机翼的表面受空气粘性影响形成的一薄层气流(术语称：附面层)会从翼根向翼尖流动,在大迎角机动时,翼尖的附面层会因流动过于激烈而与机翼分离,使得飞机失去大部分升力.前掠翼的严重问题是在结构方面,沿结构曲线方向的弯曲变形会使外翼沿气流方向增大迎角,增加外翼部分升力,进一步增加机翼的弯曲变形.在足够大的速度下,这种现象会形成恶性循环,直到使机翼弯曲折断.这个现象称弯扭发散.开始弯扭发散的速度称弯扭发散（临界）速度.为了提高前掠翼的弯扭发散速度,需增加机翼抗弯刚度,这就会导致机翼结构重量的增加,以致完全抵消采用前掠翼带来的好处.这是前掠翼飞机很少被采用的主要原因.70年代以后,有人提出用复合材料结构的弯扭变形耦合效应克服前掠翼发散的缺点,也就是通过布置不同纤维方向的铺层,使机翼的弯曲变形引起附加的负扭转变形,从而抵消由升力引起的前掠翼正扭转.这样可以得到不发散而重量轻的前掠机翼,前掠翼飞机遂又引起人们的注意.