前掠翼、后掠翼、平直翼。。。
飞机怎么会有这么多种“翼”，本文帮你全部梳理搞定。
先看一张机翼平面形状图
最开始的时候，大家也没想太多，直接把机翼做成了矩形，因为在没有像样制造机器的年代这样的机翼制作起来很简单。后来发现矩形机翼的升力分布（就是机翼不同区域产生升力的大小分布情况）不好，翼尖很多情况下是浪费了的，即翼尖和翼根宽度（弦长）一样，但是产生的升力明显没有翼根大，所以说明翼尖的宽度是可以缩小的，这就发展出了梯形翼。通过理论推导，升力分布为椭圆时，机翼诱导阻力最小
下洗沿展向是常数时，诱导阻力最小，此时升力分布应为椭圆，相应的机翼形状也应该是椭圆
所以当时人们觉得最优秀的飞机必须配上看起来就闪闪发亮的椭圆机翼，才能凸显高贵精密的气质
“喷火”战斗机
二战时期要做出椭圆机翼并且保证强度和光滑度，可以看出还是比较麻烦的，可能在结构设计师和工艺设计师的强烈反对下，大家发现梯形翼的梢根比（翼尖宽度与翼根宽度的比）在0.4~0.5之间的时候，性能居然和椭圆翼相差无几。从此梯形翼就代替了椭圆翼，现在只有对椭圆机翼有特殊情怀的人才会使用椭圆翼了，但从本质上来说，矩形翼、椭圆翼、梯形翼都属于平直翼，他们在性能、成本上各有差异，不过平直翼的优缺点一个也跑不了。
优点
- 低速性能优异，可以以很低的速度起飞和着陆，对驾驶员可以说相当友好,所以很多现代对地攻击机和通用航空飞机、初级教练机也是平直翼。
A10攻击机
塞斯纳525
缺点
- 高速性能差，主要体现在阻力大。一般（注意是一般！）平直翼飞机的速度极限大约在600~700km/h,再想提速的话很费劲，比如二战后期设计的P51野马，集层流翼型、光滑简洁机身、超远航程为一体，属于螺旋桨飞机中的豪杰，极速也就700km/h，不能再高了。不过硬要提速也可以，少数几个愣头青平直翼能够超过音速，比如验证机X1，是通过直接上火箭发动机强行突破音速，属于大力出奇迹的典范
P51“野马”战斗机
X1验证机
在航空工程师们拼命想突破音速的那个年代，基本上就是平直翼飞机加火箭助推，机体没散架就基本能成。大家都很奇怪，难道接近音速的时候有一面空气墙把飞机撞得粉碎吗？当时他们把这个东西称为“音障”，后来研究得知，那叫“激波”。当飞行速度接近或超过音速时，会产生激波，随之而来的是巨大的激波阻力，往往结构强度不够的飞机妄图超音速的时候就会被自己火箭发动机的推力和激波阻力压碎（当然也有其他结构振动等方面的原因）
那就没办法开开心心地飞高速了吗？不是的，德国人早就知道了答案，布兹曼在德国研究时早就发现后掠翼可以推迟激波的产生，对于提升飞行速度有极大好处，他们在这个指导思想下制造了Me 163
Me 163
Me 163号称第一种实用的火箭动力飞机、第一种投入战斗的无尾飞机。后来他们又研发了人类第一架投入实战的喷气飞机Me 262
Me 262
Me 262有着歼敌500余架，自损100架的战绩，可见在当时快要战败的德国还能获得如此战绩，Me 262是相当领先于时代的（盟军飞行员第一次在空中与Me 262相遇的时候，吓得惊呼：敌人的飞机竟然没有螺旋桨！）。后来二战结束后，美苏都在抢夺德军相关科研成果和科研人员，苏联人根据搜刮来的情报和数据设计了自身的新型战斗机米格15，美国人则直接聘请了布兹曼，利用其数据设计了自身的新型战斗机F86“佩刀”。从此，装备后掠翼的高速飞机开始大量出现，航空科技发展进入一个新领域。
米格15
F86“佩刀”
后掠翼的主要作用是使得气流分为垂直于机翼前缘流动和沿前缘流动（后掠翼是由翼根向翼尖流动），相当于对速度进行了分解，延缓了激波的产生，可以让飞机进一步提升速度
这个图显示了不同后掠角下，飞机马赫数与零升阻力的关系。显然后掠角越大，阻力随速度增长得越慢
后掠翼解决了高速飞行的阻力激增问题，但是他的缺点也是一抓一大把，主要有：
- 翼尖失速问题。因为气流不断向翼尖流去，导致翼尖附面层堆积得很厚，很容易就失速了。左右翼尖又不太可能同时失速，所以任何一边先失速都会引起飞机滚转和摇摆，而且因为翼尖向后延伸，翼尖失速也会导致飞机俯仰运动。飞机开的好好的，突然像被什么打中一样开始摇摆也不好是不。解决翼尖失速的方法有加翼刀（粗暴地阻断和抑制气流沿翼展方向流动）
插一个小知识点，大家知道为什么有些米格15左侧翼刀有缺口吗？其实是因为他左侧有起落架收放状态指示杆，翼
- 机翼扭转刚度差。与同面积同重量的平直翼相比，后掠翼的结构是受力更严重的。因为后掠这个形状，后掠翼就是比同面积平直翼更长，而且机翼中部和翼尖的升力直接以翼根为转轴施加了一个力矩，使得结构苦不堪言。
- 副翼失效现象。副翼一般都安装在机翼最外侧，这样效率最高，但正是因为上面的机翼扭转刚度问题，在副翼偏转时，比如下偏的时候，翼尖处升力会增加，在此升力作用下，翼尖会产生低头力矩降低自身的迎角，这下好了，飞得越快，副翼偏转时翼尖迎角降低得越厉害，直到某一个临界速度，副翼偏转增加的迎角等于结构变形减小的迎角，这会副翼就完全没作用了。速度再大点副翼还能反效，就是操纵效果与正常情况相反，是不是很刺激？现代客机也是大展弦比后掠翼，同样存在这个问题，不过不用担心，解决办法早就有了。大家坐飞机的时候，可以观察一下客机的机翼，它一般分为高速副翼和低速副翼，高速副翼在内侧，低速副翼在外侧，根据速度配合使用这两个副翼可以有效解决副翼失效问题。
红框内是低速副翼，低速时使用，效率高。绿框是高速副翼，高速时使用，虽然离机身近导致力臂短，但是在高速
细心的同学就会问了，后掠翼有这些缺点，换成前掠翼是不是可以解决呢？前掠翼好像比后掠翼好得多，前掠翼不容易翼尖失速，因为机翼上的气流展向流动是从翼尖到翼根，所以前掠翼会在翼根缓慢地失速，失速了问题也不大，也不会产生副翼失效，看起来很美好，貌似解决了后掠翼的问题又消除了后掠翼的缺点，在这样的指导思想下，各类前掠翼被设计出来了
X29验证机
苏47 金雕
“佩刀蝙蝠”
然后他们发现这东西真坑啊，前掠翼有天生的缺陷——机翼结构发散。前掠翼飞机哪儿都好就是有一个致命问题，其在飞行时，翼尖产生的升力会让翼尖绕翼根扭转变形，导致迎角增大，因为翼尖迎角增大又导致翼尖位置升力增大，那么就又会继续增大迎角，形成一个越来越不可收拾的死循环，最终将导致机翼结构破坏。当然，增强机翼强度可以抑制这种现象，苏47也是整个机翼使用了90%的复合材料才将这个问题抑制下来。
那么看来，后掠翼和前掠翼在结构上都有各自的劣势，那么有没有一种机翼形状既可以满足高速飞行，又能保证同等重量下的结构强度呢？
这时三角翼就被提了出来，三角翼后掠的前缘可以推迟激波的产生，提高飞行速度，而比后掠翼更长的弦长（沿机身方向前缘到后缘的长度）增加了结构高度，机翼内部空间变大，更能装东西，也更能抗各种力。其缺点主要有:
- 最大升力系数小，降落比较困难。三角翼的飞机降落比较麻烦，如果没有合适的增升装置，那就是以较高的速度硬着头皮降了。
- 因为三角翼展弦比小（就是不如后掠翼等细长），所以滑翔性能差。拥有细长机翼（大展弦比）的飞机在动力不足或动力失效的时候还能自己滑翔飞行一会，这期间可以尝试重启发动机或迫降，但是三角翼飞机相对来说就不容易滑翔，发动机一不工作的话问题就很大。
幻影2000
后来，大家就发现三角翼这东西相比后掠翼什么的很不容易失速，经过长年的研究，终于点亮了涡升力和涡流的科技树。之前大家所想的是，一定要保证气流在飞机表面（尤其是机翼和尾翼表面）的附着流动，气流就应该老老实实按照飞机表面设计的形状流过去，不要在那产生旋涡、乱流什么的。三角翼出现后，发现大迎角时强劲的旋涡可以在机翼上表面形成低压区，也可以产生相当可观的升力，之后就衍生出了
边条翼、大迎角非线性飞行动力学的研究。
加装边条翼后在大迎角仍能产生升力
F18边条翼拉出的涡
那这样看来三角翼还是不能同时拥有高速飞行和低速起降的需求，为了满足这个需求，变后掠翼就横空出世了。既然高速飞行需要大后掠角，低速飞行（起降）需要平直翼，那搞一个可以变角度的机翼，真正实现双卡双待！
起飞、降落、低速用卡1，航母起降轻轻松松
航母停放、高速飞行用卡2，不仅飞得快，还能少占地
变后掠角倒是真的实现了高低速兼顾，但是飞机设计没有鱼和熊掌兼得的情况，总师中总有那么几个会抱头痛哭。F14变后掠翼气动上效果那么好，那麻烦事都转移到结构上去了。在F14上，计算重量以克为单位的结构总师头皮发麻地增加了800公斤的变后掠装置，我都能感觉他的手都是颤抖的，合着辛苦减重好些年，加个装置解放前。而且因为机翼会旋转，F14机翼下都不敢挂导弹，转过来把自己打了怎么办。变后掠翼看起来很酷炫，但是火了几年就没什么声音了，说明其机翼旋转机构增加的重量是真的让人受不了。后来也有各种变后掠翼的变种出现，比如AD1
AD1
AD1直接旋转机翼，一面天堂一面地狱，不对，一面后掠一面前掠。据设计师估计，安装“旋转翼”的超音速运输机的燃油效率是传统运输机的两倍以上，不过用户表示。。。飞机设计道路千万条，安全第一条。。。。看这个样子就有点不敢坐啊。
扩展一个优美的机翼形状——S型前缘翼
S型前缘翼的典型代表是“协和号”
优雅的“协和”
特点就是前缘为S型。人们通过双三角翼（即机翼内侧大后掠，外侧小后掠）在高速和低速的矛盾需求中寻找平衡，而S型前缘翼基本上是由双三角翼修型而来。
至于鸭翼呢，就是属于另一个范畴了。
飞机中由机翼产生主要升力，由尾翼对飞机进行控制和稳定。现在看到的飞机大多都是机翼在前，尾翼在后（不然也不会称为尾翼是吧），就像民航客机那样，这样的布局称为常规布局，是相当成熟的布局，也有一系列成熟的设计方法。但是大多数人不知道的是，在常规布局中，尾翼产生的是向下的升力，也就是他的存在导致整机升力降低。那这是为啥？因为机翼不光产生主升力，也产生低头力矩，为了消除低头力矩，就需要尾翼产生向下的升力形成抬头力矩以使飞机达到平衡，如果一个常规布局飞机在天上突然没了尾翼，他可是会一头扎下来的。斤斤计较的航空工程师当然不想有尾翼这种产生负升力的东西，觉得它的存在就是对飞机性能提升的一大阻碍，于是想着把水平尾翼放到机翼前头去（除了试验飞机，极少有把垂直尾翼也放在前头的），这样他的升力既可以补充到整机升力中，也不耽误产生抬头力矩。就这样，大家把前置的尾翼称为鸭翼。鸭翼并不是现代的发明，莱特兄弟的飞机上用的就是鸭翼，但是后来很长一段时间内，再重新拿出鸭翼的飞机也很少，主要是因为在控制和稳定性理论发展不足的年代，使用鸭翼总是使飞机不稳定。还有一个原因是，鸭翼和机翼就像力气一小一大的两人把整个飞机抬起来，重心位置调配得不好时，你感受过小个子拼命抬，而大个子不使劲的绝望吗。。。当然鸭翼的作用在有些飞机上也不仅是平衡飞机，还起到与机翼相互耦合，产生涡升力的作用，比如
近耦合鸭翼的涡
阵风
对于鸭翼，美国人说了一句名言“最好的鸭翼都装在别人的飞机上”。这句话至今也没人能想明白，主要是它有歧义：
一是美国人觉得鸭翼这个东西不怎么好，要装你们装，我是不装的。
二是美国人觉得为什么其他国家设计的鸭翼效果发挥得比美国的好？
这句话使众人分不清站在航空学顶点的国家对鸭翼的态度是褒是贬，但就美国众多飞机型号来看，他们使用鸭翼的飞机真的是寥寥无几。其他国家鸭式、三翼面、无尾等各种布局轮番上，美国人就是常规布局、常规布局、常规布局。。。
后来随着理论研究的深入和计算机技术的发展，大家设计机翼就开始放飞自我了，简单的列举几个：
- 串列翼。串列翼就是将鸭翼做得和机翼一样大，前后两个差不多的机翼将飞机抬起来。串列翼的变种有联结翼、盒式翼。串列翼两个机翼的载荷（分担的重量）分配是比较重要的，如果分配不好，会出现一个机翼被迫超额提供升力而另一个全程划水，这样会大幅降低效率，一般认为连接翼、盒式翼在结构强度和结构重量上更有优势。伯特鲁坦就非常喜欢搞串列翼
海神之子
称为联结翼或盒式翼，是将串列翼的两个翼尖连起来
- 飞翼。这也是大家很熟悉的一种飞机布局了，整个飞机只有一个机翼。虽说看起来只有一个机翼效率会提高不少，但其实很多飞翼布局飞机必须使用反弯度翼型来保持平衡，而且其后缘舵面因为力臂短，所以操纵效率也不高，总的来说在气动效率上真不见得超过常规布局的飞机。
X48-B
- 环形翼。基于飞机设计师都想降低诱导阻力、阻止机翼下表面气流往上翻滚的强迫症，有人机智地提出了环形翼。。。这机翼已没有上下表面之分，只有内外表面，看你气流怎么翻上来。。。这种机翼研究的人很少，不过掉进这个机翼坑的人已经承认，环形翼的迎角也不知道怎么定义，一个较小的任意方向的气流偏角就能使整机气动力发生不小的改变，使气动力计算和稳定性分析苦不堪言。
- C型翼。其实就是将翼尖小翼做大了，还翻了几折，其气动优势和结构优势还不太明确。
- 三翼面。就是一架飞机既有水平尾翼又有鸭翼，苏系飞机常用设计。理论上可以通过各舵面综合应用达到相当优秀的机动性和适应能力，不过因为舵面更多，气流相互干扰耦合也更严重，对设计水平要求较高。
苏34“鸭嘴兽”
- 特殊飞机。一些飞机因为技术超前或有特殊用途，我认为其设计体系是自成一体的，所以单列出来。典型如F117，当时设计团队觉得最优秀的隐身飞机就得有多面体直线外形和堵住进气口和尾喷口的发动机，就凭这两点，负责空气动力和动力系统的总师应该就已经相拥哭晕在厕所了。为了降低红外特征，F117只有1分米高的窄缝尾喷口将排气与冷空气充分混合，最终排气温度只有66℃！煮鸡蛋都只能煮溏心蛋！代价是损失30%引擎效率。众多平面拼搭起来的外形只能保证这飞机勉强。。。呃，能飞。
虚假的F117
真正的F117
- 各种航空院校学生设计。学生们为了各种设计比赛发挥专业知识和神奇脑洞，设计了一个又一个创意作品。在学校里，你设计一架常规布局飞机可是会被嘲笑的。放一个视频你们感受下
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