副翼

副翼()是固定翼飛機机翼后缘上一对对称的操纵面,用以控制飞行器的滚转运动。副翼通过左右差动偏转在两侧机翼上造成升力差,并且产生滚转力矩。由于固定翼飞行器的滚转轴运动和航向轴运动耦合,副翼结合升降舵也可以用来控制飞机的航向运动。因此是一种非常重要的操纵面。现今大多数固定翼飞行器上都具有副翼。

副翼是英国工程师发明的。他在1868年根据自己的论文申请了第一个副翼的专利。副翼的拉丁名“Aileron”来自法语,意为“小翼”。

概说
副翼是飞机上用于控制滚转运动的部件和方法中最常见的一种。当飞行员向飞机的某一侧压动操纵杆,这一侧的副翼向上偏,而另一侧的副翼向下偏。向下偏的副翼会增加机翼的弯度,从而增加升力;向上偏的副翼会破坏机翼上表面的气流,从而降低升力。如此在两侧机翼产生的升力差就会使飞机产生滚转力矩,令飞机向飞行员压杆的方向滚转。为了增加这个滚转力矩,副翼大多布置在靠近机翼翼尖的位置。

若副翼的效率不够,也可以在副翼上偏的一侧机翼,启动扰流板来增加副翼的效率。而在战斗机上,也可以使用差动平尾在高速时进行额外补偿。使用差动平尾时,平尾的差动范围约±10°。

质量补偿大多是一个安装在副翼前缘,向前伸出的棒。棒的尖端具有可以调节的配重物(一般是铅)。当飞机的重心位置发生变化时,质量补偿上的配重也要相应进行调整。质量补偿价格低廉而效果上佳,因此是副翼上很常见的力矩补偿装置。尤其对轻型飞机更是如此。

气动补偿
除了使用质量补偿,也可以采用一些气动手段进行补偿。最简单的“轴式补偿”是简单的将副翼的铰链转轴深入副翼内部。最高可以深入副翼弦长20%-25%。由于莱特兄弟在试飞后长期封锁消息,这一设计也不为人所知。

1909年,格伦·寇蒂斯制造了自己的第一架飞机并获得了成功。寇蒂斯的飞机上第一次使用了分离于机翼的舵面 -- 也就是副翼的方式来控制飞机的滚转运动。莱特兄弟注意到这个设计之后,立刻将寇蒂斯和他的公司告上法庭,并要求了高达每架飞机20%货款的巨额授权费。因为在当时寇蒂斯的舵面副翼设计优于莱特的机翼扭转设计,无法咽下气的寇蒂斯决定和莱特的公司在法庭上死战到底。这场专利战除了导致副翼技术无法在美国的飞机上普及,还导致当时飞机的价格大涨。

到1917年,美国临近加入第一次世界大战时。美国政府才为了参战对莱特公司和寇蒂斯公司进行调解。包括寇蒂斯和莱特在内的所有飞机制造商都被整合到一个航空器公会中。公会内企业共享彼此的专利,直到战后。而战后莱特的副翼专利已经过期,这次专利大战也就此落幕。副翼也从此开始在飞机上普及。寇蒂斯和莱特的公司在不久以后也宣告合并。

直升机上的“副翼”
在中文里,有时会将直升机旋翼上一组较小,用做辅助控制的翼片称作直升机“副翼”。实际上这是直升机上的平衡锤(Stabilizer bar),原理与固定翼飞行器上的副翼亦不相同。

参见
*襟翼
*扰流板 (航空)
*后缘
*飞行力学

参考
外部链接
*[https://web.archive.org/web/20170420183627/https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/alr.html Ailerons]- [http://www.nasa.gov NASA]

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