[科普中国]-扭转机翼

几何扭转机翼

几何扭转机翼是指沿机翼展向各剖面（翼型）翼弦不在同一平面内，而相互间有一定扭转角分布的机翼。（见右图1）。

如以 翼根弦为基准，翼梢弦因以几何扭转而使前缘向下，后缘向上，这种几何扭转称为外洗或负扭转；反之，称为内洗或正扭转（翼梢弦前缘向上，后缘向下情况）。通过几何扭转，可以改变沿展向各剖面的有效迎角，调整气动载荷的展向分布，从而减小机翼诱导阻力以及改善机翼升力、纵向力矩特性等。例如，加大机翼的梢根比，增大机翼的后掠角都有促使机翼外翼部分翼面（剖面）有效迎角增加的作用，容易造成翼梢部分翼面发生气流分离。为此，可采用适量的“外洗”扭转，来减小该部分的有效迎角，避免过早出现气流分离。1

几何扭转角沿展向分布的影响用面元法计算在亚临界马赫数和中等迎角时有何没有几何扭转的超临界机翼的结果表明，三维超临界机翼设计时沿展向分布应采用负的几何扭转角。图2所示为超临界平面机翼1（χ=35°，λ=8.5）和在翼根、翼中（z=0.4）、翼尖各截面的几何扭转角度分别为（机翼2），（机翼3），（机翼4）等多种机翼在Ma=0.8时的升力、俯仰力矩和诱导阻力随迎角α的变化曲线，图3所示为个记忆的环量分布，由图可见：

（1）由图2，负的几何扭转可减小超临界机翼的值和低头力矩并显著改善大迎角时的纵向静安定特性，但会引起的增加而降低升力系数。

（2）由图3，负的几何扭转减小翼尖截面和增大翼根截面的升力系数值，形成升力系数沿翼展的有利分布，使环量分布更接近于椭圆分布，不仅减小了机翼的诱导阻力，提高了值，也减小了机翼翼根的弯曲力矩。

（3）负的几何扭转可减小亚临界马赫数时的迎面阻力、临界和超临界马赫数时的波阻，因此有扭转比无扭转的机翼具有更大的值，沿翼展不同扭转分布规律的翼身组合体试验结构如图4和图5所示。还可看出，机翼中部有转折的线性分布规律（机翼2）这一效果最明显，如图4所示，使值最大的翼尖最佳扭转角为-4°，如图5所示。

（4）负的几何扭转可延缓翼尖截面处的分离，改善飞机大迎角的失速特性，也提高了飞机抖振的CL允许值，如图6所示。2

气动扭转机翼气动扭转机翼是指沿机翼展向各剖面（翼型）的零升力角不同，而相互间有一定气动扭转角分布的情况的机翼。

通过沿展向各剖面配置不同系列翼型或不同弯度的同一系列翼型，可以得到无几何扭转，但有气动扭转的机翼。这样，也可以改善机翼的空气动力性能，因为，外洗气动扭转具有外洗几何扭转同样的气动效果。

机翼通过气动扭转，可延缓翼面局部激波的产生和气流分离，提高临界马赫数和抖振边界。1