运-20的“超临界机翼”是什么？现在就带你研究

运-20的“超临界机翼”是什么？现在就带你研究

对军事感兴趣的朋友们可能会知道，我们国家自主研制的运-20大型军用运输机已经列装部队，铺天盖地的媒体报道让我们对这个大国重器有了一定的了解。

运20军用运输机

“胖妞”是运-20的粉丝们给这个胖胖的大家伙起的昵称，但如果你知道这架大型运输机身长47米，翼展45米，高15米，可载66吨货物，可飞8000公里，你也许更愿意叫她的官方名字——鲲鹏。从“胖妞”到“鲲鹏”离不开那对媒体争相报道的“超临界机翼”。

“超临界机翼”是什么？与一般的机翼有什么区别？

简单地说，超临界机翼可以提升飞机的飞行速度，从而可以让飞机飞得更快。

普通机翼翼型截面

超临界机翼翼型截面

初中物理告诉我们，飞机机翼的升力是由于上下机翼表面空气流速的差异形成的，机翼下表面空气流速慢，压力大；机翼上表面空气流速快，压力小。这种升力的解释虽说不完全正确，但好在通俗易懂，我们就在此基础上解释超临界机翼相对于传统低速机翼的区别。

（飞机的升力是怎么产生的？请看我的文章飞机那么重，为什么能飞起来？）

波音787飞机采用的超临界机翼

类似于运20这种大型运输机，其采用的是和民航客机类似的亚音速气动布局。这就要求飞机上的任意一点的速度都必须小于当地音速。因为如果超过音速，机翼的阻力会呈指数级增加。

巡航工况下飞机各部分的阻力构成

传统机翼前缘较尖，翼面隆起程度大，气流绕过时增速也就较多，当飞机飞速达到0.8-0.9马赫时（1马赫等于音速即340米每秒），气流经过上翼面的速度就会接近或者达到音速，如果这时飞机进一步提速，机翼上表面隆起的那个最高的点就会超过音速，就会有激波产生从而增加机翼阻力，影响飞机的正常飞行。

现实中，为了提高亚音速飞机的巡航马赫数，采用特殊翼剖面（翼型）的机翼。使机翼在高亚音速时阻力急剧增大的现象推迟发生。它的翼型被称为超临界翼型。

超临界翼型

超临界翼型（supercritical airfoil）1967年由美国R.T.惠特科姆提出。其机翼前缘较为圆钝，上部平坦，下部后缘处反凹。目的是为了把机翼上表面的速度降下来。

超临界机翼

有了超临界机翼，飞机机翼产生激波的时机就会进一步推迟，飞机的巡航速度也就可以进一步地提高。有了超临界机翼的加持，普通民航客机的最大巡航速度可以达到0.9马赫左右，我们的运20“胖妞”也能成为大家眼中的鲲鹏！

采用超临界机翼的运20

当然，超临界机翼的优化设计不仅仅是简单地将上表面变平，超临界机翼多目标气动优化设计的策略和方法有很多也很复杂，需要我们的技术人员经过复杂的分析和风洞试验进行多维度的优化，因此，我们国家的大飞机产业还需要有很长的路要走，随着C919，运20等国产大飞机项目的落地，相信我们的航空工业终会站在行业顶峰傲视全球！