前掠翼、後掠翼、平直翼。。。
飛機怎麼會有這麼多種“翼”，本文幫你全部梳理搞定。
先看一張機翼平面形狀圖
最開始的時候，大家也沒想太多，直接把機翼做成了矩形，因為在沒有像樣製造機器的年代這樣的機翼製作起來很簡單。後來發現矩形機翼的升力分佈（就是機翼不同區域產生升力的大小分佈情況）不好，翼尖很多情況下是浪費了的，即翼尖和翼根寬度（弦長）一樣，但是產生的升力明顯沒有翼根大，所以說明翼尖的寬度是可以縮小的，這就發展出了梯形翼。通過理論推導，升力分佈為橢圓時，機翼誘導阻力最小
下洗沿展向是常數時，誘導阻力最小，此時升力分佈應為橢圓，相應的機翼形狀也應該是橢圓
所以當時人們覺得最優秀的飛機必須配上看起來就閃閃發亮的橢圓機翼，才能凸顯高貴精密的氣質
“噴火”戰鬥機
二戰時期要做出橢圓機翼並且保證強度和光滑度，可以看出還是比較麻煩的，可能在結構設計師和工藝設計師的強烈反對下，大家發現梯形翼的梢根比（翼尖寬度與翼根寬度的比）在0.4~0.5之間的時候，性能居然和橢圓翼相差無幾。從此梯形翼就代替了橢圓翼，現在只有對橢圓機翼有特殊情懷的人才會使用橢圓翼了，但從本質上來說，矩形翼、橢圓翼、梯形翼都屬於平直翼，他們在性能、成本上各有差異，不過平直翼的優缺點一個也跑不了。
優點
- 低速性能優異，可以以很低的速度起飛和著陸，對駕駛員可以說相當友好,所以很多現代對地攻擊機和通用航空飛機、初級教練機也是平直翼。
A10攻擊機
塞斯納525
缺點
- 高速性能差，主要體現在阻力大。一般（注意是一般！）平直翼飛機的速度極限大約在600~700km/h,再想提速的話很費勁，比如二戰後期設計的P51野馬，集層流翼型、光滑簡潔機身、超遠航程為一體，屬於螺旋槳飛機中的豪傑，極速也就700km/h，不能再高了。不過硬要提速也可以，少數幾個愣頭青平直翼能夠超過音速，比如驗證機X1，是通過直接上火箭發動機強行突破音速，屬於大力出奇跡的典範
P51“野馬”戰鬥機
X1驗證機
在航空工程師們拼命想突破音速的那個年代，基本上就是平直翼飛機加火箭助推，機體沒散架就基本能成。大家都很奇怪，難道接近音速的時候有一面空氣牆把飛機撞得粉碎嗎？當時他們把這個東西稱為“音障”，後來研究得知，那叫“激波”。當飛行速度接近或超過音速時，會產生激波，隨之而來的是巨大的激波阻力，往往結構強度不夠的飛機妄圖超音速的時候就會被自己火箭發動機的推力和激波阻力壓碎（當然也有其他結構振動等方面的原因）
那就沒辦法開開心心地飛高速了嗎？不是的，德國人早就知道了答案，布茲曼在德國研究時早就發現後掠翼可以推遲激波的產生，對於提升飛行速度有極大好處，他們在這個指導思想下製造了Me 163
Me 163
Me 163號稱第一種實用的火箭動力飛機、第一種投入戰鬥的無尾飛機。後來他們又研發了人類第一架投入實戰的噴氣飛機Me 262
Me 262
Me 262有著殲敵500餘架，自損100架的戰績，可見在當時快要戰敗的德國還能獲得如此戰績，Me 262是相當領先於時代的（盟軍飛行員第一次在空中與Me 262相遇的時候，嚇得驚呼：敵人的飛機竟然沒有螺旋槳！）。後來二戰結束後，美蘇都在搶奪德軍相關科研成果和科研人員，蘇聯人根據搜刮來的情報和數據設計了自身的新型戰鬥機米格15，美國人則直接聘請了布茲曼，利用其數據設計了自身的新型戰鬥機F86“佩刀”。從此，裝備後掠翼的高速飛機開始大量出現，航空科技發展進入一個新領域。
米格15
F86“佩刀”
後掠翼的主要作用是使得氣流分為垂直於機翼前緣流動和沿前緣流動（後掠翼是由翼根向翼尖流動），相當於對速度進行了分解，延緩了激波的產生，可以讓飛機進一步提升速度
這個圖顯示了不同後掠角下，飛機馬赫數與零升阻力的關係。顯然後掠角越大，阻力隨速度增長得越慢
後掠翼解決了高速飛行的阻力激增問題，但是他的缺點也是一抓一大把，主要有：
- 翼尖失速問題。因為氣流不斷向翼尖流去，導致翼尖附面層堆積得很厚，很容易就失速了。左右翼尖又不太可能同時失速，所以任何一邊先失速都會引起飛機滾轉和搖擺，而且因為翼尖向後延伸，翼尖失速也會導致飛機俯仰運動。飛機開的好好的，突然像被什麼打中一樣開始搖擺也不好是不。解決翼尖失速的方法有加翼刀（粗暴地阻斷和抑制氣流沿翼展方向流動）
插一個小知識點，大家知道為什麼有些米格15左側翼刀有缺口嗎？其實是因為他左側有起落架收放狀態指示杆，翼
- 機翼扭轉剛度差。與同面積同重量的平直翼相比，後掠翼的結構是受力更嚴重的。因為後掠這個形狀，後掠翼就是比同面積平直翼更長，而且機翼中部和翼尖的升力直接以翼根為轉軸施加了一個力矩，使得結構苦不堪言。
- 副翼失效現象。副翼一般都安裝在機翼最外側，這樣效率最高，但正是因為上面的機翼扭轉剛度問題，在副翼偏轉時，比如下偏的時候，翼尖處升力會增加，在此升力作用下，翼尖會產生低頭力矩降低自身的迎角，這下好了，飛得越快，副翼偏轉時翼尖迎角降低得越厲害，直到某一個臨界速度，副翼偏轉增加的迎角等於結構變形減小的迎角，這會副翼就完全沒作用了。速度再大點副翼還能反效，就是操縱效果與正常情況相反，是不是很刺激？現代客機也是大展弦比後掠翼，同樣存在這個問題，不過不用擔心，解決辦法早就有了。大家坐飛機的時候，可以觀察一下客機的機翼，它一般分為高速副翼和低速副翼，高速副翼在內側，低速副翼在外側，根據速度配合使用這兩個副翼可以有效解決副翼失效問題。
紅框內是低速副翼，低速時使用，效率高。綠框是高速副翼，高速時使用，雖然離機身近導致力臂短，但是在高速
細心的同學就會問了，後掠翼有這些缺點，換成前掠翼是不是可以解決呢？前掠翼好像比後掠翼好得多，前掠翼不容易翼尖失速，因為機翼上的氣流展向流動是從翼尖到翼根，所以前掠翼會在翼根緩慢地失速，失速了問題也不大，也不會產生副翼失效，看起來很美好，貌似解決了後掠翼的問題又消除了後掠翼的缺點，在這樣的指導思想下，各類前掠翼被設計出來了
X29驗證機
蘇47 金雕
“佩刀蝙蝠”
然後他們發現這東西真坑啊，前掠翼有天生的缺陷——機翼結構發散。前掠翼飛機哪兒都好就是有一個致命問題，其在飛行時，翼尖產生的升力會讓翼尖繞翼根扭轉變形，導致迎角增大，因為翼尖迎角增大又導致翼尖位置升力增大，那麼就又會繼續增大迎角，形成一個越來越不可收拾的死循環，最終將導致機翼結構破壞。當然，增強機翼強度可以抑制這種現象，蘇47也是整個機翼使用了90%的複合材料才將這個問題抑制下來。
那麼看來，後掠翼和前掠翼在結構上都有各自的劣勢，那麼有沒有一種機翼形狀既可以滿足高速飛行，又能保證同等重量下的結構強度呢？
這時三角翼就被提了出來，三角翼後掠的前緣可以推遲激波的產生，提高飛行速度，而比後掠翼更長的弦長（沿機身方向前緣到後緣的長度）增加了結構高度，機翼內部空間變大，更能裝東西，也更能抗各種力。其缺點主要有:
- 最大升力係數小，降落比較困難。三角翼的飛機降落比較麻煩，如果沒有合適的增升裝置，那就是以較高的速度硬著頭皮降了。
- 因為三角翼展弦比小（就是不如後掠翼等細長），所以滑翔性能差。擁有細長機翼（大展弦比）的飛機在動力不足或動力失效的時候還能自己滑翔飛行一會，這期間可以嘗試重啟發動機或迫降，但是三角翼飛機相對來說就不容易滑翔，發動機一不工作的話問題就很大。
幻影2000
後來，大家就發現三角翼這東西相比後掠翼什麼的很不容易失速，經過長年的研究，終於點亮了渦升力和渦流的科技樹。之前大家所想的是，一定要保證氣流在飛機表面（尤其是機翼和尾翼表面）的附著流動，氣流就應該老老實實按照飛機表面設計的形狀流過去，不要在那產生旋渦、亂流什麼的。三角翼出現後，發現大迎角時強勁的旋渦可以在機翼上表面形成低壓區，也可以產生相當可觀的升力，之後就衍生出了
邊條翼、大迎角非線性飛行動力學的研究。
加裝邊條翼後在大迎角仍能產生升力
F18邊條翼拉出的渦
那這樣看來三角翼還是不能同時擁有高速飛行和低速起降的需求，為了滿足這個需求，變後掠翼就橫空出世了。既然高速飛行需要大後掠角，低速飛行（起降）需要平直翼，那搞一個可以變角度的機翼，真正實現雙卡雙待！
起飛、降落、低速用卡1，航母起降輕輕鬆鬆
航母停放、高速飛行用卡2，不僅飛得快，還能少佔地
變後掠角倒是真的實現了高低速兼顧，但是飛機設計沒有魚和熊掌兼得的情況，總師中總有那麼幾個會抱頭痛哭。F14變後掠翼氣動上效果那麼好，那麻煩事都轉移到結構上去了。在F14上，計算重量以克為單位的結構總師頭皮發麻地增加了800公斤的變後掠裝置，我都能感覺他的手都是顫抖的，合著辛苦減重好些年，加個裝置解放前。而且因為機翼會旋轉，F14機翼下都不敢掛導彈，轉過來把自己打了怎麼辦。變後掠翼看起來很酷炫，但是火了幾年就沒什麼聲音了，說明其機翼旋轉機構增加的重量是真的讓人受不了。後來也有各種變後掠翼的變種出現，比如AD1
AD1
AD1直接旋轉機翼，一面天堂一面地獄，不對，一面後掠一面前掠。據設計師估計，安裝“旋轉翼”的超音速運輸機的燃油效率是傳統運輸機的兩倍以上，不過用戶表示。。。飛機設計道路千萬條，安全第一條。。。。看這個樣子就有點不敢坐啊。
擴展一個優美的機翼形狀——S型前緣翼
S型前緣翼的典型代表是“協和號”
優雅的“協和”
特點就是前緣為S型。人們通過雙三角翼（即機翼內側大後掠，外側小後掠）在高速和低速的矛盾需求中尋找平衡，而S型前緣翼基本上是由雙三角翼修型而來。
至於鴨翼呢，就是屬於另一個範疇了。
飛機中由機翼產生主要升力，由尾翼對飛機進行控制和穩定。現在看到的飛機大多都是機翼在前，尾翼在後（不然也不會稱為尾翼是吧），就像民航客機那樣，這樣的佈局稱為常規佈局，是相當成熟的佈局，也有一系列成熟的設計方法。但是大多數人不知道的是，在常規佈局中，尾翼產生的是向下的升力，也就是他的存在導致整機升力降低。那這是為啥？因為機翼不光產生主升力，也產生低頭力矩，為了消除低頭力矩，就需要尾翼產生向下的升力形成抬頭力矩以使飛機達到平衡，如果一個常規佈局飛機在天上突然沒了尾翼，他可是會一頭紮下來的。斤斤計較的航空工程師當然不想有尾翼這種產生負升力的東西，覺得它的存在就是對飛機性能提升的一大阻礙，於是想著把水平尾翼放到機翼前頭去（除了試驗飛機，極少有把垂直尾翼也放在前頭的），這樣他的升力既可以補充到整機升力中，也不耽誤產生抬頭力矩。就這樣，大家把前置的尾翼稱為鴨翼。鴨翼並不是現代的發明，萊特兄弟的飛機上用的就是鴨翼，但是後來很長一段時間內，再重新拿出鴨翼的飛機也很少，主要是因為在控制和穩定性理論發展不足的年代，使用鴨翼總是使飛機不穩定。還有一個原因是，鴨翼和機翼就像力氣一小一大的兩人把整個飛機抬起來，重心位置調配得不好時，你感受過小個子拼命抬，而大個子不使勁的絕望嗎。。。當然鴨翼的作用在有些飛機上也不僅是平衡飛機，還起到與機翼相互耦合，產生渦升力的作用，比如
近耦合鴨翼的渦
陣風
對於鴨翼，美國人說了一句名言“最好的鴨翼都裝在別人的飛機上”。這句話至今也沒人能想明白，主要是它有歧義：
一是美國人覺得鴨翼這個東西不怎麼好，要裝你們裝，我是不裝的。
二是美國人覺得為什麼其他國家設計的鴨翼效果發揮得比美國的好？
這句話使眾人分不清站在航空學頂點的國家對鴨翼的態度是褒是貶，但就美國眾多飛機型號來看，他們使用鴨翼的飛機真的是寥寥無幾。其他國家鴨式、三翼面、無尾等各種佈局輪番上，美國人就是常規佈局、常規佈局、常規佈局。。。
後來隨著理論研究的深入和計算機技術的發展，大家設計機翼就開始放飛自我了，簡單的列舉幾個：
- 串列翼。串列翼就是將鴨翼做得和機翼一樣大，前後兩個差不多的機翼將飛機抬起來。串列翼的變種有聯結翼、盒式翼。串列翼兩個機翼的載荷（分擔的重量）分配是比較重要的，如果分配不好，會出現一個機翼被迫超額提供升力而另一個全程划水，這樣會大幅降低效率，一般認為連接翼、盒式翼在結構強度和結構重量上更有優勢。伯特魯坦就非常喜歡搞串列翼
海神之子
稱為聯結翼或盒式翼，是將串列翼的兩個翼尖連起來
- 飛翼。這也是大家很熟悉的一種飛機佈局了，整個飛機只有一個機翼。雖說看起來只有一個機翼效率會提高不少，但其實很多飛翼佈局飛機必須使用反彎度翼型來保持平衡，而且其後緣舵面因為力臂短，所以操縱效率也不高，總的來說在氣動效率上真不見得超過常規佈局的飛機。
X48-B
- 環形翼。基於飛機設計師都想降低誘導阻力、阻止機翼下表面氣流往上翻滾的強迫症，有人機智地提出了環形翼。。。這機翼已沒有上下表面之分，只有內外表面，看你氣流怎麼翻上來。。。這種機翼研究的人很少，不過掉進這個機翼坑的人已經承認，環形翼的迎角也不知道怎麼定義，一個較小的任意方向的氣流偏角就能使整機氣動力發生不小的改變，使氣動力計算和穩定性分析苦不堪言。
- C型翼。其實就是將翼尖小翼做大了，還翻了幾折，其氣動優勢和結構優勢還不太明確。
- 三翼面。就是一架飛機既有水平尾翼又有鴨翼，蘇系飛機常用設計。理論上可以通過各舵面綜合應用達到相當優秀的機動性和適應能力，不過因為舵面更多，氣流相互干擾耦合也更嚴重，對設計水平要求較高。
蘇34“鴨嘴獸”
- 特殊飛機。一些飛機因為技術超前或有特殊用途，我認為其設計體系是自成一體的，所以單列出來。典型如F117，當時設計團隊覺得最優秀的隱身飛機就得有多面體直線外形和堵住進氣口和尾噴口的發動機，就憑這兩點，負責空氣動力和動力系統的總師應該就已經相擁哭暈在廁所了。為了降低紅外特徵，F117只有1分米高的窄縫尾噴口將排氣與冷空氣充分混合，最終排氣溫度只有66℃！煮雞蛋都只能煮溏心蛋！代價是損失30%引擎效率。眾多平面拼搭起來的外形只能保證這飛機勉強。。。呃，能飛。
虛假的F117
真正的F117
- 各種航空院校學生設計。學生們為了各種設計比賽發揮專業知識和神奇腦洞，設計了一個又一個創意作品。在學校裡，你設計一架常規佈局飛機可是會被嘲笑的。放一個視頻你們感受下
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