空气动力学魔法，机翼的故事

万磁王

　　到20世纪30年代，虽然全世界的大多数航空工程师们都在努力探究悬臂式下单翼全金属飞机的共同特征，但一些设计师仍在坚持针对某些特定的问题而寻找非正统的解决方案。其中，俄裔工程师米哈伊尔•马霍尼涅（Mikhail  Makhonine）于1931年在法国设计的单翼飞机上尝试了可变翼展机翼的理念──这款造型优美的飞机拥有可伸缩的外翼段，这使得其翼展能够在43英尺（约13.1米）至69英尺（约21米）之间改变，其机翼面积也随之在226平方英尺（约21平方米）至335平方英尺（约31.1平方米）之间改变。更大的翼展允许飞机以更大的重量起飞，而爬升到一定高度后，减小翼展则可以让飞机的速度更快。

俄裔工程师米哈伊尔•马霍尼涅于1931年设计的Mak-10飞机，其机翼可伸缩，从图中可以明显地看到嵌入在“翼套”里的可伸缩外翼段

万磁王

　　其他的发明家们也在用其非正统的设计方案来寻求安全。1931年，阿尔伯特•梅里尔（Albert A.  Merrill）设计了一架可防止失速的双翼飞机。同一年，乔治•科尼利厄斯（George W.  Cornelius）发明了他的第一架可改变迎角的飞机，并在几年之后推出了他那款绰号“野鸭”（Mallard）的飞机──“野鸭”具有可变的迎角和前掠的机翼。真正实用化的成功的可变迎角飞机在1955年登场了，这就是沃特公司（后来成了凌-特姆科-沃特公司）的F-8U“十字军战士”（Crusader）战斗机。“十字军战士”采用可变迎角设计的目的主要不是为了避免失速，而是为了便于从航空母舰的甲板上起飞。

乔治•科尼利厄斯在20世纪30年代推出的杰作“野鸭”飞机，该机采用了颇具前瞻性的前掠翼和可调迎角机翼

万磁王

　　德国人则凭借其梅塞施密特P-1101喷气式原型机而在可变几何外形的机翼设计中拔得了头筹。P-1101从来没有飞上天过，但是为了进行比较飞行试验，这款飞机已经能够在地面上对机翼的后掠角进行调节。贝尔公司修改了相关的设计，并在1951年推出了X-5飞机，这款飞机的机翼后掠角能够在20度至60度之间变换，这使得它成为了第一架用可变几何外形的机翼进行飞行的高性能飞机。

二战期间纳粹德国的梅塞施密特P-1101喷气式飞机，其能够在地面上对机翼的后掠角进行调节

贝尔X-5验证机，该机在外形上大量借鉴了P-1101，机翼可在20度至60度之间变换，总变换时间需要20秒钟。当电动后掠装置失效后，飞行员可使用手动装置完成机翼后掠角度的变换工作（X-5只能在低于40度的后掠角下安全着陆）

万磁王

　　在其于1952年推出的不成功的XF10F-1“美洲虎”（Jaguar）飞机身上，格鲁曼公司对可变几何外形的机翼进行了实验。格鲁曼公司在XF10F-1身上总结出来的有关可变几何外形机翼的原理为“美洲虎”的继任者F-14“雄猫”奠定了基础，并惠及了美国和其他国家研发的众多机型，包括美国的F-111战斗机和B-1轰炸机、苏联的米格-23战斗机和苏-24战斗轰炸机，以及欧洲多国合作的帕那维亚“狂风”战斗机。

XF10F-1原型机，该机并没有进行批量生产，而是在制造了几架原型机后项目就被取消了

万磁王

意外的收益
　　自从飞机诞生最初的那段岁月以来，“固定翼后掠”这一设计已经在数十款飞机上得到了应用，而且后掠翼设计经常被作为解决飞机重心问题的方案。意在提高飞机最大飞行马赫数的后掠翼自20世纪30年代初期以来一直是航空界研究的课题之一，但却出人意料地在一架早期的实用化喷气式战斗机──1942年7月18日首飞的梅塞施密特Me  262战斗机身上变成了现实。Me  262最初是作为一款平直翼飞机而设计的，但出于平衡发动机推力的增加和重心改变的需要而导致设计师们改用了后掠翼设计，同时带来了“提高了飞机临界马赫数”这一意外的在空气动力学方面的收益。

纳粹德国空军的Me 262战斗机

万磁王

　　早在1906年，阿尔贝托•桑托斯-杜蒙（Alberto  Santos-Dumont）的第14号双翼机就采用了前掠翼设计，而且该机在欧洲完成了第一次正式的有动力飞行器的飞行。后来，科尼利厄斯又设计了一系列采用前掠翼的飞机，其中一款还是滑翔机（用于运输燃油）。
　　第一架采用前掠翼设计并飞上了天空的喷气式飞机是德国容克斯公司在1944年推出的六引擎Ju  287轰炸机的原型机。前掠翼被认为具有可提高临界马赫数的优点，与此同时在飞机从低速向高速加速时可避免后掠翼固有的不利特征，在这一速度区间内飞机也更容易操控。（译者注：此说法似乎不严谨，准确地说后掠翼在附面层形成的速度区间机翼的升力会明显下降，飞机的机动能力进而会受到很大的限制，这个速度区间约为0.6马赫至1.1马赫，也就是常说的亚、跨音速阶段；而前掠翼恰好和后掠翼相反，其附面层形成较早且稳定，飞机在亚、跨音速阶段升力充足且机动性好，这样就很容易进行超音速巡航）

德国容克斯公司在1944年推出的Ju 287轰炸机。该机的第二种原型机Ju  287V2使用四台亨克尔-希斯（Heinkel-Hirth）011A喷气发动机，每侧翼下挂两台。由于该发动机的生产厂被盟军炸毁，后不得已改为使用六台BMW003A-1喷气发动机。如每侧翼下悬挂三台发动机则称为Ju  287V2型；如每侧翼下悬挂两台发动机，前机身两侧各保留一台则称为Ju 287V3型，即预生产型Ju 287A-0

万磁王

　　第二次世界大战结束后，前掠翼飞机在商业方面的第一个成功应用案例是德国汉莎航空公司推出的行政勤务喷气式飞机（研发这款飞机的和研发Ju  287轰炸机的是同一支团队）。然而，对前掠翼这一翼型最杰出的运用则非高度先进的格鲁曼X-29验证机莫属（译者注：原文发表于1996年，此时俄罗斯苏霍伊设计局的S-37前掠翼技术验证机尚未首飞。译者个人认为俄罗斯的S-37总的来看要优于美国的X-29）。

美国格鲁曼公司研制的取得了高度成功的X-29前掠翼技术验证机。该机前掠翼的后缘（升降副翼）可连续变化以与飞行状况相匹配

俄罗斯苏霍伊设计局的S-37“金雕”前掠翼验证机

万磁王

　　不安装任何垂直安定面的纯飞翼是许多设计师的目标，但其他一些人则仅仅是简单地试图让他们设计的飞机不再受机身后部及尾翼的重量和阻力的影响。在这些人当中，第一位首推莱特飞机公司的试飞员尤金•勒菲夫（Eugene  Lefebvre）──勒菲夫是第一位在有动力飞行器的飞行事故中遇难的飞行员，时间是1909年9月7日。
　　无尾飞机这一设计理念历经了多次变换，曾经探索过这种构型的航空制造商有一大堆，包括布莱里奥特公司（Blériot）、格兰维尔兄弟公司（Granville  Brothers）、韦斯特兰飞机制造厂（Westland Aircraft  Works）和福克-沃尔夫公司（Focke-Wulf），但最终在该领域取得了最辉煌的成就的是伯特•鲁坦设计的那款造型流畅且采用了复合材料的Long-EZ超轻型飞机（EZ-1）。

伯特•鲁坦设计的Long-EZ超轻型飞机（EZ-1）

　　多个参战国家在第二次世界大战期间研制出了无尾飞机的原型机，不过当时人们设计无尾飞机的目标并不是追求这种布局所固有的稳定性（译者注：此说法存疑，因为无尾飞机在某一飞行速度下较容易保持稳定，但是一旦飞行速度和姿态发生变化时，压力中心就会移动，飞机就很难继续保持稳定飞行了），而是通过消除螺旋桨产生的滑流阻力而获得更高的速度（译者注：螺旋桨滑流会使机翼在滑流区的动压增加，导致机翼局部环量的增加，从而产生升力增量和诱导阻力增量）并改善飞行员视野，同时可以在机头中心部位实现火力的集中。这一领域的开拓者是意大利人于1941年首飞的造型优美的安布罗西尼（Ambrosini）S.S.4截击机，这款飞机飞得又快又好，但在一次由于发动机故障而导致的坠毁事故后就被放弃了。

万磁王

黑色子弹
　　1943年，柯蒂斯公司研制的三架XP-55“升腾”（Ascender）中的第一架飞上了蓝天。XP-55具有惊人的失速特性，但在性能方面却平淡无奇。尽管如此，与另一款1943年问世的无尾飞机──诺思罗普公司的全镁合金构造的XP-56“黑色子弹”（Black  Bullet）相比，“升腾”已经算是一款优秀的飞机了。共有两架XP-56被制造了出来，其中一架在滑行的时候就损毁了。

1943年柯蒂斯公司研制的XP-55“升腾”无尾布局飞机

诺思罗普公司的全镁合金构造的XP-56“黑色子弹”无尾布局飞机

万磁王

　　1945年，身处绝望之中的日本人也尝试着接受了研发无尾飞机的挑战，并由九州飞行机公司（Kyushu）研制了J7W1“震电”（Shinden）战斗机。“震电”的构造与意大利人的安布罗西尼S.S.4飞机非常相似──推进式后置螺旋桨、后掠的机翼，以及前置的鸭翼。在试飞开始之前，“震电”就被要求批量生产。“震电”于1945年开展的初步飞行测试取得了成功，但在原型机进行第二次试飞前战争就结束了，“震电”的生产计划也随之宣告结束。

二战期间日本九州飞行机公司研制的J7W1“震电”战斗机

意大利安布罗西尼S.S.4战斗机，“震电”的参考原型机