[科普中國]-機翼扭曲

幾何扭轉(zhuǎn)機翼是指沿機翼展向各剖面（翼型）翼弦不在同一平面內(nèi)，而相互間有一定扭轉(zhuǎn)角分布的機翼。（見右圖1）。

如以 翼根弦為基準，翼梢弦因以幾何扭轉(zhuǎn)而使前緣向下，后緣向上，這種幾何扭轉(zhuǎn)稱為外洗或負扭轉(zhuǎn)；反之，稱為內(nèi)洗或正扭轉(zhuǎn)（翼梢弦前緣向上，后緣向下情況）。通過幾何扭轉(zhuǎn)，可以改變沿展向各剖面的有效迎角，調(diào)整氣動載荷的展向分布，從而減小機翼誘導阻力以及改善機翼升力、縱向力矩特性等。例如，加大機翼的梢根比，增大機翼的后掠角都有促使機翼外翼部分翼面（剖面）有效迎角增加的作用，容易造成翼梢部分翼面發(fā)生氣流分離。為此，可采用適量的“外洗”扭轉(zhuǎn)，來減小該部分的有效迎角，避免過早出現(xiàn)氣流分離。1

用面元法計算在亞臨界馬赫數(shù)和中等迎角時有何沒有幾何扭轉(zhuǎn)的超臨界機翼的結果表明，三維超臨界機翼設計時沿展向分布應采用負的幾何扭轉(zhuǎn)角。圖2所示為超臨界平面機翼1（χ=35°，λ=8.5）和在翼根、翼中（z=0.4）、翼尖各截面的幾何扭轉(zhuǎn)角度分別為 （機翼2）， （機翼3）， （機翼4）等多種機翼在Ma=0.8時的升力、俯仰力矩和誘導阻力隨迎角α的變化曲線，圖3所示為個記憶的環(huán)量分布，由圖可見：

（1）由圖2，負的幾何扭轉(zhuǎn)可減小超臨界機翼的 值和低頭力矩并顯著改善大迎角時的縱向靜安定特性，但會引起 的增加而降低升力系數(shù)。

（2）由圖3，負的幾何扭轉(zhuǎn)減小翼尖截面和增大翼根截面的升力系數(shù) 值，形成升力系數(shù)沿翼展的有利分布，使環(huán)量分布更接近于橢圓分布，不僅減小了機翼的誘導阻力，提高了 值，也減小了機翼翼根的彎曲力矩。

（3）負的幾何扭轉(zhuǎn)可減小亞臨界馬赫數(shù)時的迎面阻力、臨界和超臨界馬赫數(shù)時的波阻，因此有扭轉(zhuǎn)比無扭轉(zhuǎn)的機翼具有更大的 值，沿翼展不同扭轉(zhuǎn)分布規(guī)律的翼身組合體試驗結構如圖4和圖5所示。還可看出，機翼中部有轉(zhuǎn)折的線性分布規(guī)律（機翼2）這一效果最明顯，如圖4所示，使值最大的翼尖最佳扭轉(zhuǎn)角為-4°，如圖5所示。

（4）負的幾何扭轉(zhuǎn)可延緩翼尖截面處的分離，改善飛機大迎角的失速特性，也提高了飛機抖振的CL允許值，如圖6所示。2

氣動扭轉(zhuǎn)機翼是指沿機翼展向各剖面（翼型）的零升力角不同，而相互間有一定氣動扭轉(zhuǎn)角分布的情況的機翼。

通過沿展向各剖面配置不同系列翼型或不同彎度的同一系列翼型，可以得到無幾何扭轉(zhuǎn)，但有氣動扭轉(zhuǎn)的機翼。這樣，也可以改善機翼的空氣動力性能，因為，外洗氣動扭轉(zhuǎn)具有外洗幾何扭轉(zhuǎn)同樣的氣動效果。

機翼通過氣動扭轉(zhuǎn)，可延緩翼面局部激波的產(chǎn)生和氣流分離，提高臨界馬赫數(shù)和抖振邊界。1