引言

战斗机自发明以来已逾百年，百年间发生了翻天覆地的变化。从原本的木质结构帆布蒙皮，到今天的钛合金结构铝合金蒙皮；从原本的活塞式发动机螺旋桨推进，到今天的喷气式发动机涡轮风扇喷气推进；从原本的陆海军辅助装备，到今天的空天军主战装备。战斗机一路走来不仅外观发生了变化，性能和战略地位更是一天比一天重要。随着战斗机的一路发展，其机翼其实也一直在发生变化，从原始的矩形平直翼，到后来的梯形机翼，到后掠翼，到可变后掠翼，再到边条翼……

“飞行者1号”飞机

▲上图是1903年莱特兄弟的“飞行者1号”飞机，也是大部分人认为的历史上第一架飞机。仔细观察其机翼，就可以发现它就是一个粗暴的矩形。没错，它所使用的就是矩形平直机翼，这种机翼有着低速状态下升力系数高的特点，可以给飞机出色的起降性能。不过它也有一个较大的缺点，那就是机翼末端和机翼根部同宽，带来了较大的飞行阻力。所以使用这种平直机翼的飞机，无论发动机推力多么出色，始终没能超越音速。

平直翼

平直翼是伴随着飞机出现的第一种翼型，从上而下观察，其外形为普通矩形，内部构造简单，加工非常简便。同时因为机翼平直，升力系数较大，飞机在滑跑的时候在较低的速度就可以获得能够抬起机身的升力。▲上图是美国P-51“野马”战斗机的三视图，其翼型就是普通矩形平直翼优化之后的梯形平直翼。其特点和普通矩形平直翼一样，升力较大，但同时因为翼型得到优化，在飞行时的阻力相对较低，所以P-51具备较为出色的飞行性能。

在那个时代，世界航空工业的技术水平有限，同时飞行员的素质也不高，这种低速状态下就可以获得较大升力的翼型就成了早期飞机的最优选择。

第二次世界大战时，战斗机开始真正的崭露头角，各国军队开始看到这种装备的重要性。在这个背景下，航空兵开始脱离陆海军，成为一个独立的军种——空军。同时开始追求速度更快，机动性更强，航程更远的战斗机。

10缸活塞式航空发动机

第二次世界大战后期，为了获得更为先进的战斗机，当时世界几个主要军事强国都加大了研究投入，以求率先实现技术突破，获得战场主动权。当时，英法德等国家工程师的注意力都在发动机身上，企图研制出推力更大的发动机来提升战斗机的飞行速度。一开始所有人的注意力都在活塞发动机的气缸上，想通过增加气缸的数量来增强发动机推力，于是各种12缸，14缸的的活塞式发动机被搬上了战斗机。

但是工程师发现，气缸已经不能再加了，战斗机的飞行速度也没能提高多少。这是一个技术瓶颈，想解决这个瓶颈有两个办法，一是再继续深入研究活塞式发动机和螺旋桨，突破技术瓶颈。二是寻找新的技术路线绕过它！历史证明，工程师们选择了后者并且取得了成功，于是喷气式航空发动机出现了。

1939年8月27日，德国一架装备了工程师奥海因改进的HeS3B喷气式发动机的He-178战斗机从地面腾空而起，实现了人类首次喷气式飞行。▼这就是人类第一架飞上天的喷气式战斗机He-178，单发，机头进气设计，机翼依然是平直翼。

1945年英国将自己研制的两台最先进涡轮喷气式发动机挂上了试验机进行试验。这架飞机最大平飞速度达到974千米/小时，在进行俯冲时飞行速度甚至可以达到1120千米/小时，接近音速。当时的试验机依然采用的平直翼，在接近音速飞行时机翼上产生了激波，导致空气的总作用点向后移动，试验飞机发生自动俯冲，最终飞行速度超过这架试验飞机的机身结构强度，空中解体。

著名的德国me-262战斗机

后掠翼

经过事后总结，工程师发现平直机翼的飞机搭载高性能喷气式发动机高速飞行时产生的激波不仅会让飞机自动俯冲，更是产生了比低空低速状态下大十几倍的飞行阻力，也就是我们所说的“音障”。从这个时候开始，工程师们的目光有一部分转移到了飞行阻力的身上，他们意识到：不解决激波产生的阻力问题，飞机的速度永远不可能可以突破音速。经过大量的试验和分析，德国人终于找到了解决激波阻力的办法：那就是改变飞机机翼的翼型。从此后掠翼开始出现在战斗机身上。

米格-15

德国人发现：将飞机的平直机翼向后拉，做成前缘和后缘同时后掠的形状时，可以延迟“激波”的产生，于是战斗机可以获得更高的速度，也可以缓和战斗机在高速飞行时自动俯冲的问题。▼这是著名的美国F-86战斗机，它的机翼就是可以缓和高速状态下产生激波的后掠翼。图中可以观察到它的机翼前缘和后缘都以较大角度向后掠，20世纪50年代，世界几乎所有的战斗机都使用的这种翼型。

F-86佩刀

后掠翼激波现象得到缓和，但依然没能突破音障，工程师们不死心，他们立誓要研制出可以飞得比声音还快的战斗机。

在上个世纪40年代末，美国利用火箭发动机驱动的X-1试验飞机，从B-29机腹投下起飞，实现了人类历史上的首次超音速飞行。然而，这架试验机使用火箭发动机，仅仅能够进行试验，很难实用化。各国工程师意识到，想要研制成功可以超音速飞行的战斗机还得在机翼上做文章。

X-1和它的母机B-29

于是，大后掠翼出现了。什么是大后掠翼呢？顾名思义就是比后掠翼后掠角度更大的机翼，典型代表就是我国的歼-6战斗机。▼歼-6战斗机后掠角度比F-86更大，飞行速度也更快，可以达到1490千米/小时，超过了声音声音的速度。

速度虽然上去了，但这种大后掠翼设计又带来了一个新的问题，那就是翼尖失速。后掠翼设计导致飞行时空气不会全部从机翼上下两面穿过机翼，而是有一部分会沿着机翼往翼尖发散，这就导致机翼的升力系数极大下降，影响飞机的飞行性能。为了解决这个问题，工程师们在后掠翼战斗机的机翼上加了一些小隔板(翼刀)，挡住空气往翼尖发散，从而解决了翼尖失速的问题，战斗机终于可以愉快的飞行了。

前掠翼不存在翼尖失速

三角翼

大后掠翼战斗机虽然实现了超音速飞行，但走的是延缓激波，躲开音障的路子。随着飞行速度继续提升，后掠角不能再做得更大了，再大机翼就得塞进机身了。于是工程师们开始直面音障的困难，研究思路也从原本的躲开音障变成了突破音障！经过无数计算和试验，付出了大量头发之后，秃顶的工程师们发现：只要把飞机机身收在机头产生的激波之内，阻力的问题就可以迎刃而解。

纯手绘，有点丑，大家将就看吧

在这个时候，又遇到一个问题，那就是机翼强度不够了，无法支撑飞机如此高速的飞行。于是绕了一些加厚蒙皮，加强结构的邪路之后，工程师们创造了三角翼，一种展弦比超级小的机翼布局，不仅可以保证足够的强度，还可以把战斗机包括机翼在内的所有部位全部收进机头产生的激波之内，音障就此被人类征服！

达索的无尾三角翼

音障是解决了，但同时三角翼也带来了机动性差，起降性能更差的结果。因为后掠角度太大，飞机在起飞时需要超高的速度才能获得足够的升力，于是跑道需要修建的超级长。更要命的是降落的时候，为了保证足够的升力，平稳触地，飞行员需要以超高的速度接近机场，稍不留神就是机毁人亡。所以那个时候，我们国家的歼-8起飞的时候需要超长的跑道，而且机动性也非常难看，人称“人操火箭”。另外一边用大后掠翼歼-6飞机改装的歼教-6则起降速度巨大，简直就是飞行学员的噩梦。

歼教6

可变后掠翼

于是工程师们又聚在一起开会了，他们想：能不能设计一种机翼，在起飞的时候能有平直机翼优异的升力系数，又能在高速飞行时像大后掠翼一样延缓激波的产生甚至将机身收进激波之内实现超音速飞行呢？

说干就干，可变后掠翼出现了。

▲这是苏联米高杨设计局的米格-23战斗机，典型的可变后掠翼战斗机。图中米格-23起落架处于打开状态，说明正处于低速飞行的时候，这个时候它的机翼张开，后掠角较小，有着和平直机翼一样的升力系数，低空低速性能出色。当它高速飞行，需要突破音障的时候，飞行员操控手柄，将机翼收起来，手动增大后掠角，从而突破音速，进行超音速飞行▼。

开过手动挡汽车就会知道，经常会忘记换挡而导致汽车熄火。米格-23也一样，飞行员在高度紧张的情况下也容易忘记操作机翼，改变后掠角。为了避免这种情况出现，美国人搞出了自动挡的可变后掠翼战斗机F-14“雄猫”▼。

如图所示，F-14战斗机在起飞时机翼处于左侧所示的张开状态，当随着飞行速度上升，空速管会将速度信息传输给飞控计算机，然后计算机会根据速度大小自动调节机翼的后掠角度，减轻了飞行员的操作压力，同时更增强了其飞行性能。

边条翼

F-14“雄猫”是一款重型舰载机，以帅气的外形，出色的性能而闻名于世，收获了一大批忠实的猫党。雄猫这么出色，那为什么在它之后出现的战斗机，不再使用可变后掠翼呢？

原因在于，它被边条翼取代了。

工程师们在试验可变后掠翼战斗机的时候发现一个问题：为什么可变后掠翼在收起来的时候同样大后掠角，为什么翼尖失速不会像大后掠翼战斗机那么明显呢？又是长时间的试验和计算……

L-15“猎鹰”边条翼拉出涡流

最终工程师发现可变后掠翼战斗机主翼前段的豁口或者凸起在高速飞行的时候会拉出向后的涡流，从而带着空气向后流去，有着和翼刀一样的作用。知道这个结果后，工程师们像是发现了新大陆，随着更进一步的研究，他们发现：流过机翼上方的涡流可以在机翼上方形成一片低压区，从而增大机翼上下的压力差，增大升力系数。

枭龙边条翼，涡流清晰可见

知道这个结果的工程师们相当惊喜，他们不断优化着设计方案，最终各国达成一致：在主翼正前方设置一个后掠角度巨大的凸起，也就是边条翼。靠边条翼拉出涡流，提升机翼在低速飞行时的升力，从而提升战斗机的起降性能和亚音速机动能力。同时主翼设计成三角翼和梯形翼结合的样子，将机身收进机头产生的激波之内，保证超音速飞行。

就此，战斗机终于趋近完美，不仅结构简单，重量轻，而且具备优秀的亚音速机动能力和超音速飞行性能。