為什麼殲-6有翼刀,之後的殲擊機卻都沒有再採用翼刀?

李三萬

摘要：為什麼在國產殲-6型殲擊機的機翼上有翼刀，而之後的國產殲擊機卻都沒有再採用翼刀？

為什麼在國產殲-6型殲擊機的機翼上有翼刀，而之後的國產殲擊機卻都沒有再採用翼刀？

翼刀，顧名思義，就是飛機機翼上的刀。專業的說法就是在飛機機翼前緣鋸齒形的機翼導流片。翼刀是只有噴氣式飛機上才有的，螺旋槳飛機是不會有翼刀的。在早期的噴氣式戰鬥機上是比較常見的。翼刀的作用簡單來說，就是防止飛行過程中高速氣流流向翼尖，使翼尖失去升力。

二戰後期，由於戰爭的迫切需求，對飛機速度的要求越來越快，開始出現了噴氣式飛機。但在噴氣式飛機上，傳統的平直機翼難堪大用，特別是大大限制了速度的提升，在強激波阻力下容易出現飛機解體墜毀等問題。

德國工程師最早發明了後掠翼技術，也就是將機翼向後傾斜一定角度，來增加機翼臨界馬赫數，推遲激波的出現，減小飛行阻力，提高飛行速度，甚至可以順利跨越音速。

不過人們很快發現後掠翼也有缺點，就是容易失速，以及上仰嚴重，這種情況與翼尖氣流分離密切相關。高速氣流從機翼流過，在翼根、翼尖效應的影響下，翼根吸力小，翼尖吸力大，從而形成壓力差，導致失速和上仰。

因為物體表面不可能是絕對光滑，而且氣體有粘性，所以機翼與氣流相交的邊界面上就會出現一層附面層。附面層在壓力差作用下，會從翼根向翼尖流動，並在翼尖堆積，進而出現氣流分離。而氣流一分離，翼尖部分升力就會急劇下降，飛機整體受力平衡就被打破，從而導致更嚴重的後果。

同時，後掠翼飛機的翼尖延伸到機身中後部，又會形成一個向上抬頭的力矩，使得機頭上仰。這種機頭上仰的現象，飛行員很難糾正，結果就會引起失速，最終導致飛機墜毀。

為了解決這個問題，德國工程師沃爾夫·岡利貝首先發明了翼刀，並在BA349「毒蛇」噴氣飛機上進行了翼刀實驗，在機翼上表面三分之二處裝了一個與機身軸線平行的刀片，來減緩翼尖附面層的堆積，提高臨界迎角，增強操控性，延緩失速的發生。

二戰德國的航空工程師們在高速飛行方面的研究是具有劃時代意義的，其中最重要的一個貢獻就是採用後掠翼布局，但在試驗中也發現後掠翼在高速飛行時，機翼上的附面層氣流會沿著後掠翼從翼根向翼尖運動，產生不穩定力矩，造成飛機狀態難以控制，尤其是在飛機以一定的仰角飛行時，很容易造成翼尖失速，從而使得飛機失控墜毀。

對此，德國航空工程師們經過試驗提出了兩個解決方案，第一就是在機翼上加裝翼刀，以降低附面層氣流向翼尖運動，這種辦法簡單可靠，幾乎不增加什麼成本；第二就是在機翼前緣採用自動縫翼，閉合式與機翼成為一個整體，高速或大機動飛行時前伸打開與翼面形成縫隙，通過這道縫隙強行導入一股緊貼主機翼表面的氣流，強行衝擊附面層推遲機翼上方氣流分離。這兩種解決方法各有各的優點和缺點不過，效果也都不錯。

蘇聯設計師向來喜歡簡單實用的，而且二戰末期蘇聯還繳獲了德國的BA349「毒蛇」噴氣飛機，這架戰機就是噴氣戰鬥機翼刀試驗機型，蘇聯人很快就將這個技術用在了米格-15上。翼刀的缺點就是在進行高速大仰角機動，尤其是機翼傾斜不規則運動時，附面層氣流還是難免會繞過去，因此當二代機強調超音速飛行後，用翼刀來阻止附面層氣流也就不怎麼好用了。另外，翼刀在戰鬥機水平機動時就相當於幾塊減速板，因此在水平機動能力上就會差一些。這也是蘇聯米格-21僅僅只有一個小翼刀，後期改型甚至乾脆取消了翼刀。美國則和蘇聯相反，什麼效果最好就用什麼，不太考慮成本，因此美國解決翼尖附面層採用的是前緣縫翼布局，這種布局在機翼附面層的處理上要比翼刀更為顯著，但控制起來也要複雜很多。前緣縫翼的缺點就是戰機垂直爬升時，仰角更大的縫翼同樣起到了減速板的作用，在垂直方向的爬升性能會受到影響，同時容易產生振顫，這也是米格-15垂直爬升性能強，而同時代美國的F-86「佩刀」則是水平機動性強的原因所在。

二戰結束後，人類進入了噴氣時代。早期的噴氣式戰鬥機追求高空高速，所以後掠翼成為主流。翼刀結構簡單，效果也很顯著，所以很快就得到了大量應用。

很多人認為翼刀簡單實用，所以才會這樣被廣泛運用。其實，這只是人們在噴氣時代早期對後掠翼的空氣動力學特性了解太少。首先想到的是用物理措施來解決翼尖失速問題。後來隨著對空氣動力學研究的進一步深入，才發現了更多的控制沿翼展流動的措施，包括前緣襟翼、鋸齒缺口等等。隨著這些措施逐漸實用化，翼尖失速的問題也得到了徹底解決。

再回到殲-6的話題上，殲-6的原型是蘇聯的米格-19。米格-19屬於戰後的第二代噴氣式戰鬥機，二代機最大的特點就是最大速度突破音速，也就是俗稱的超音速。不過，當時對跨音速飛行的研究很不夠，全世界各國都發生了在超音速試飛時發生事故的悲劇。蘇聯在研製超音速飛機的時候，也發生過機毀人亡的嚴重事故。

米格-19是在米格-17的基礎上改進而成，所以主要機體結構都是沿用米格-17的設計。設計的重點是超音速飛行的操縱和穩定性，所以採用了米格-17上的翼刀。

殲-6是米格-19的國產仿製型，所以也就沿用了米格-19的翼刀。

其實，這是飛行動力學上的問題，飛機飛行，靠的就是機翼上下氣流差。殲-6是地道蘇聯血統的仿製產品，這一代飛機也是第一代突破音障的飛機，從技術上來說，還是源自德國技術，當時德國人就發現噴氣飛機速度到了音速以後，飛行時氣流會在機翼表面形成一層相對流速較慢的附面層氣流，在後掠翼機翼上，這層氣流還會朝機翼翼尖流動累積，最後能導致飛機從翼尖開始失速失控，這方面是有血的教訓的。德國人對此提出了兩個解決方案，一個辦法就是在機翼上加裝翼刀，用簡單粗暴的方式，強行打斷附面層氣流朝翼尖流動。

另一個辦法是加裝縫翼，裝在機翼前的縫翼，一般是和機翼合成一個整體，在高速飛行時，則打開和機翼行成一道細縫，藉助高速飛行時，這道縫隙裡產生的高速氣流，去吹散機翼上的附面層氣流。二戰結束後，這部分資料分別被美蘇得到，又有了各自發展，蘇聯選擇了簡單可靠的翼刀，而美國則發展了縫翼，在當時這一代機型上，這兩者各有優劣，翼刀簡單可靠，大仰角飛行時，更是勢不可擋，我們可以在很多影視作品裡，看到翼刀飛機在高速飛行時，翼刀拉出的白色氣流，給人以真正「劃破長空」的震撼效果，不過裝了固定翼刀後，飛機在水平機動上，就相當於裝了幾塊減速板，所以在說到這類飛機時，水平機動一般是不大提的。

縫翼飛機又不同，水平機動相當出色，大仰角飛行則跟翼刀機水平機動時一樣，縫翼會變成減速板，而且跟整體加裝且固定的翼刀相比，縫翼是活動的，受力面大，支撐點少，容易被吹飛吹斷，發生故障不能活動的情況頻出，在當時那一代機型上，應該說縫翼成本高，可靠性差，比翼刀是略遜一籌的。可是從高空高速的二代機發展到速度極限開始，速度的迅速提高，對氣動布局的要求越來越高，這時的飛機已經不太在乎翼尖失速了，讓翼刀的作用逐漸喪失，對飛行布局的影響卻在加大，所以講求速度的殲擊機上，翼刀開始消失。到了三代機、四代機，都是開始玩縫翼和新出現的襟翼，以及鋸齒型機翼設計，這跟航空技術裡材料發展，工藝發展也分不開，如今的縫翼早不想最初那樣成本高可靠性差了。

但是，隨著三代機的出現，飛行速度更快，機動性更好，對大迎角飛行性能的要求也更高。隨著戰機速度的增加，流經氣流的流速也相應提高，如果再使用翼刀的話，在遲滯高速氣流時受到的力就會比較大，很有可能造成翼刀的斷裂。所以說，為了能夠取代翼刀，就出現了前緣襟翼等設計。這就是在殲-6之後的三代機大都裝有前緣襟翼，其作用就是增加升力和提高戰機的失速臨界角。

不過翼刀也不能說從此被淘汰了，有時作為一種補充設計，還是會被採用，例如美國的F-18「大黃蜂」戰鬥機早期型號，為了解決大邊條翼產生的渦流會直接流向雙垂尾，對垂尾造成損害。就從故紙堆裡翻出了翼刀設計來解決問題，在機翼上加裝了兩片翼刀。雖然初衷與翼刀的最初目的毫不相干，但裝的就是翼刀，這總沒錯。蘇聯的米格-25及其改進型米格-31也有一對大翼刀。

所以說，隨著技術的發展，以及對航空理論的深入研究，以前難以解決的問題現在都變得極為簡單，使用不影響戰機氣動性能的方法，就可以替代原本複雜的設計。噴氣式飛機上的翼刀就是這樣的典型例子。

（本文圖片來自網絡）