星球探秘丨翅膀不对称的飞机也能飞?“斜翼飞机”有多神奇?

星球探秘丨翅膀不对称的飞机也能飞?“斜翼飞机”有多神奇?

你听说过翅膀不对称的飞机吗?

上世纪美苏争霸时期,飞机速度在突破音速后遇到了瓶颈。为了找到解决方案,工程师们的脑洞大开,设计出了各种奇特的飞机,其中最引人注目的就是“斜翼飞机”。

最开始斜翼飞机是由美国工程师罗伯特·琼斯设计的。他发现自然界中所有有翅膀的飞行物,翅膀都是对称的。于是他突发奇想,把机翼设计成可转动的模式,在飞行时可以绕着中央的枢轴旋转,形成了独特的斜翼结构。

那么。“斜翼飞机”是如何实现飞行的呢?

在起飞、着陆和低速飞行时,斜翼飞机和普通客机一样,机翼与机身保持垂直。相当于平直机翼,这时翼展最大,诱导阻力最小,升力系数大,起飞、着陆和低速飞行性能好。

随着速度的提升,机翼开始绕着机身旋转,一侧向后偏折,一侧向前偏折,当速度到达超音速时,最大旋转角度可以达到60度!此时,机翼两侧的夹角不同:

右侧机翼夹角更小,会产生一个向前的力;

左侧机翼夹角更大,会产生一个向后的力。

这两股力相互作用,可以推迟激波阻力的产生,减少空气阻力,从而提高飞机的燃油效率,降低油耗。

实验显示,斜翼飞机的传输效率是传统飞机的两倍,噪音也更小,结构和空气动力特性都更优越。

那么,既然斜翼飞机有这么多的优势,它为什么没有被普及呢?可以说是“成也萧何,败也萧何”。

虽然斜翼飞机看起来很“科幻”,但它也有不少问题:

平衡和控制难题:机翼的左右半翼连成一体,会因滚轴操纵引起俯仰和偏航运动;当机翼偏转角度超过45度时,飞行控制就变得非常困难,容易导致机身失衡。

成本高昂:当时的军费开支不足,无法支撑这种复杂设计的研发和生产。

因此,罗伯特·琼斯设计的这款斜翼飞机服役了不到4年,就退出了历史舞台,如今只能在博物馆中一睹它的风采。

那么,除了这种通直的斜翼飞机外,还有哪些奇特的机翼设计呢?

早在1944年,德国曾经进行了另一种“逆天”设计——前掠翼飞机。

前掠翼飞机的机翼方向和普通飞机完全相反,其位于机身前部的小机翼向后倾斜,位于机身后部的大机翼向前倾斜,从俯视角度看,大机翼的投影呈现出一个V字形。

前掠翼的优势在于:

推迟激波阻力的产生,升力更大,载重量增加约30%。

减少了迎面阻力和结构重量。

缩短了飞机起飞和降落时的滑跑距离。

一直到了19世纪80年代,美国接过了前掠翼飞机的接力棒,设计出X-29前掠翼飞机。不过这只是一架验证性质的飞机。

而将前掠翼飞机投入大规模、长时间研制的,是俄罗斯大名鼎鼎的苏-47战斗机。苏-47应用先进的技术和复合材料,具有良好的低空低速机动能力和超机动能力,能完成0半径转弯(定点转弯)和0半径筋斗(定点筋斗)。

但同样的,前掠翼飞机之所以也退出了历史舞台,是因为它也存在致命的弱点:

在高速飞行时,前掠翼的翼尖容易出现弯曲甚至折断的现象。

前掠翼产生的扭矩会让机翼发生更大角度的扭转,影响飞行安全。

这些奇特的飞机设计,虽然在当时技术以及材料的限制下未能成功,但它们代表了人类对未知世界的不懈探索和大胆创新。科学和技术的发展,正是靠着这样一次次的尝试与突破才不断进步。

希望青少年们能够保持好奇心和想象力,敢于提出“与众不同”的想法,勇于挑战传统,不怕失败。或许你们的一个奇思妙想,未来就会改变世界!

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