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先上照片 DC4 Y9 请看DC4，60年代之前的飞机，机翼尖和机尾，都比较圆润，也比较符合直觉中的低速气动。再看Y9，翼尖都是方的，垂尾本体和垂尾与机身的过渡，也都是硬角+直线过渡；其实平尾也从曲线变成了直线+硬角。 外观上，现代设计不如40年代美观，但气动上为什么要这样呢，一定有较为进步的理论依据，哪位能给解释一下？ 另外，DC客机，从DC3直到DC9，甚至Lockheed C130，都有一个显著特征，就是驾驶舱前风挡玻璃，与机鼻形成一个明显的、类似轿车一样的折角，这明显是阻力啊，为什么存在了70年，新造C130还在保留？Y9就比较圆润。 =========================================================== 机翼圆润造型最典型的例子是喷火，其机翼是椭圆形的：  但要纠正一个小问题，并非是涡桨飞机外型变化，其实早期螺旋桨、涡桨和喷气飞机都有圆润的例子。  题主提到的DC-4实际上不是涡桨飞机，而是活塞飞机，比起前辈DC-3，它的圆润度已经差些了。  而1960年代以前的涡桨飞机也有棱棱角角的，比如1952年的图-95  就连喷火，也有切尖机翼的Mk XXIV型  不晒图了，直接说为啥吧。首先，无论哪个部分做圆滑，都由于减小空气阻力，但与其他部分相比，机翼翼尖圆润有着特殊的意义。 机翼靠伯努利效应行程的上下表面压力差产生升力，下翼面气流压力大，会绕翼尖后向上翻滚，形成翼尖涡流，带来诱导阻力。某些情况下，诱导阻力可以达到飞机总阻力的15-30%，翼尖涡流也会影响飞机的飞行品质。   通常来说，展弦比越小（机翼长度与宽度之比），诱导阻力越大，也就是说细长的机翼阻力更小。但是，早期材料结构设计无法支撑过长的机翼，机场和设施条件也限制机翼长度，机翼必然有一定宽度才能保持足够的面积。这时候，圆滑翼尖形状就成为减小翼尖涡流的有效办法了。 理论上，水平尾翼和垂直尾翼只要有两侧压力差，也有翼尖涡流和诱导阻力问题，只是与机翼相比问题小多了。 但是，无论机翼翼尖还是机身其他部分，做成圆润造型都增加了工艺复杂性，增加了结构重量，增加了制造成本和周期。喷火的机翼制造就比较麻烦昂贵。几方面是必须做权衡的。 随着空气动力学的进步，翼尖修形的问题也暴露出来，椭圆形或翼尖迅速收细的机翼由于升力分布问题，翼尖比翼根更容易失速。圆形翼尖部分由于压力分布，虽然诱导阻力小，升力也有明显损失。  设计、材料、结构、加工的进步，开始出现了更长的展弦比、后掠翼、三角翼，圆润翼尖的作用就显得多余了，反而是累赘。等到跨音速、超音速时代，超音速阻力下这些修形反而增加了波阻。  后来的很多亚音速飞机，不但有较长的展弦比和后掠角，还有翼梢小翼来减小诱导阻力，效率远高于圆形翼尖。即便如此，很多飞机还要考虑翼梢小翼的结构重量、成本和效率，舍弃翼梢小翼，圆形翼尖更没有什么市场了。 其他翼面和机身其他地方的圆润修形也是类似。很多圆润修形看上去非常有助减少阻力，随着设计经验累积、风洞试验能力增强乃至计算机辅助，设计师意识到不是所有地方圆润修形都有那么大的减阻作用。飞行速度增加后，这些修形反而要求更大的结构强度和重量，真真得不偿失，所以现在飞机上圆润修形设计越来越少。 最后说说风挡问题。1950-60年代以后，大中型飞机机身不断加长，越来越直线，除了机头和机位一小部分收小，中端一大段都是圆柱体、立方体。因为这个设计下，可以在最小的机身截面积获得最大的机内空间。最小的机身截面意味着最小的阻力、最轻的结构重量、和更好的结构强度。这样一来，机头部分拉尖的长度就小了，机鼻更钝圆了，风挡和机鼻的折角必然减小或消失。 从空气动力学角度看，由于机身加长，机鼻和机尾流线型的阻力因素减小了，反而到是浸润面积带来的阻力更突出了。所谓浸润面积是指飞机表面弯弯曲曲的“潮面积”，外形越复杂阻力越大。折角减小会减小这种阻力，这就解释了为什么新的大型飞机驾驶室风挡折角明显变小。 |
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