从航空发展看空气动力学

从航空发展看空气动力学

田春光

土木工程与力学学院理论与应用力学专业基地班2011级

摘要：空气动力学是力学的一个分支，它主要研究物体在同气体作相对

运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化。它是

在流体力学的基础上，随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来一

个学科。

关键词：空气动力学，历史，航空，战斗机，方向。

一、引言

空气动力学和航空的关系极为密切，互相促进发展，我们可以从空气动力学的发展历史来看最早对空气动力学的研究，可以追溯到人类对鸟或弹丸在飞行时的受力和力的作用方式的种种猜测。17世纪后期，荷兰物理学家惠更斯首先估算出物体在空气中运动的阻力；1726年，牛顿应用力学原理和演绎方法得出：在空气中运动的物体所受的力，正比于物体运动速度的平方和物体的特征面积以及空气的密度。这一工作可以看作是空气动力学经典理论的开始。1755年，数学家欧拉得出了描述无粘性流体运动的微分方程，即欧拉方程。这些微分形式的动力学方程在特定条件下可以积分，得出很有实用价值的结果。19世纪上半叶，法国的纳维和英国的斯托克斯提出了描述粘性不可压缩流体动量守恒的运动方程，后称为纳维-斯托克斯方程。

到19世纪末，经典流体力学的基础已经形成。20世纪以来，随着航空事业的迅速发展，空气动力学便从流体力学中发展出来并形成力学的一个新的分支，直到此时，空气动力学才真正走上发展的快车道。

在短短的百年间，航空工业由飞行850英尺，滞空时间一分钟，到航程一万两千余公里（B2隐形轰炸机），速度达到3马赫（米格25与A-12/SR-71黑鸟侦察机Ma=v/a）。现在航空器已经成为人类最复杂最精密的机器之一，其中，空气动力学在动力和外形上的贡献是不可磨灭的，而且，追求更高更快更远的航空工业也在推动着空气动力学不断前进。

二、航空工业简介与航空器简介

2.1航空工业主要指研发、生产和销售航空产品的企业事业单位的总和。航空工业是建设独立自主巩固国防的重要基础。它是一种知识和技术极为密集; 产品和工艺高度精密、综合性强; 军用与民用结合密切的产业。

2.2航空工业发展的主要产品是航空器，航空器可以分为两种，轻于空气的航空器和重于空气的航空器。众所周知，任何航空器要升到空中，都必须产生一个克服自身重力向上的力，这个力叫做升力。提供这个力的，前者靠静浮力升空，又称浮空器；后者靠与空气相对运动产生升力升空。

2.2.1轻于空气的航空器包括气球和飞艇，它们是早期出现的航空器。它们一般没有推进装置，主要与气囊，气囊下面通常有吊篮吊舱，气球可分为热气球，氢气，氦气气球。早期用于军事巡逻，侦查，运送人员物资，随着飞机的出现和发展，现多用于商业目的，运动

项目等。优点：滞空时间长，运量大，环保，随后出现的氦气气球有较高的安全系数。缺点：速度慢。

2.2.2重于空气的航空器包括固定翼航空器，旋翼航空器，扑翼机,倾转旋翼机。其种类较多，功能较前者也更为复杂，出现的也较晚，但发展迅速。

重于空气的航空器靠自身与空气的相对运动产生空气动力升空。固定翼飞机结构通常包括机翼，机身，尾翼和起落架等部分。其优点是速度快，安全性较高；缺点是耗油量大，运量小，成本高。

旋翼机是靠航空发动机驱动旋翼旋转作为升力和推进力的来源，现多由机身，起落架，动力装置，旋翼系统，操纵系统和其他系统组成，多用于运送人员物资武器设备等，尤其因为它可以垂直起降的特点，多用于抢险救灾，高空救援等特殊情况。但由于其特殊外形，不符合空气动力学特性，无法在空中滑翔，一旦发生故障，很容易发生重大事故。

滑翔机，它属于无动力固定翼飞机，出现较早，利用自身重力的分量获得动力，现多用于运动或表演。

扑翼机是指模拟鸟和昆虫翅膀的上下摆动获得动力的一类飞行器，又称振翼机。通过振翅可以获得升力和前进的动力，但机理复杂，其空气动力学规律至今尚未被人们完全掌握。

倾转旋翼机，是一种近期备受关注的新型飞行器，它通过旋转旋翼兼具固定翼飞机的速度和旋翼机垂直起降的优点。尤其美国的V-22型军用运输机在几次战争中大放异彩，使各国争相研制同类型飞机。

在众多的飞行器中，军用飞行器无疑是科技含量很高的一个部分，而其中战斗机有时精品中的精品，最新的空气动力学技术总是先在它的身上实施，而军队对战斗机更高的要求也让空气动力学前进的更快。那就让我们由战斗机的发展历程，看空气动力学的发展。

三、战斗机发展的各个阶段

3.1有动力的的飞机于1903年由莱特兄弟发明。飞机

之所以能飞就一定要提到空气动

力学上的一个

重要发现，那就

是空气流速不同处压力的不同。流速快，压强小。为了让

飞机飞起来，人们设法利用气流的速度差产生的气动压力差向上推动飞机。所以，人们将飞机机翼的横截面设计成上凸下凹或平。这样空气吹过这样形状的机翼表面时，又有上表面空气走的路程比下表面长，因此上表面空气流速比下表面的快。根据伯努里定理（丹尼尔伯努里于178年提出了的流体力学中一个重要定理。他认为在理想流体的定常流动中，流体压力p，流体速度v，流体的密度ρ和流体的位置H，满足关系式）将产生一个向上的压力差，这个压力差称为飞机的升力，就是这个力将飞机送上天。

飞机自发明之日起仅仅过了3年时间便被运用到了军事行动中。不过当时多是侦查任务，当时的飞行员想如果能把对方的飞机打下来，对自己会是很有帮助的，所以，飞行员们

自带手枪，步枪。这就有了最初的战斗机。

3.2开始的飞机多为两翼或三翼，虽然单位受

力减轻，增加空气的作用面积，便与操控。但飞机

变得笨重，速度慢，已经不适合战争的需要。到第二次世界大战时，几乎所有的战斗机都采用单翼设计，尤其是德国率先使用可收回式起落架和封闭式座舱，是整个飞机更加符合流线型，这源于其空气动力学的进步，这几项改进，使飞机的速度，由于减少了阻力的损耗的能力，使得续航能力也大幅提升。美国人在他们的新飞机P-51“野马”上使用了他们的新型机翼——层流型机翼.层流翼型是它的前缘半径较小，最大厚度位置靠后，能使翼型表面上尽可能保持层流流动，以便减小摩擦阻力。摩擦阻力是在“附面层”（或叫边界层）内产生的。所谓附面层，就是指，空气流过飞机时，贴近飞机表面、气流速度由层外主流速度逐渐降低为零的那一层空气流动层。附面层是怎样形成的呢？原来是，当有粘性的空气流过飞机时，紧贴飞机表面的一层空气，与飞机表面发生粘性摩擦，这一层空气完全粘附在飞机表面上，气流速度降低为零。紧靠这静止空气层的外面第二气流层，因受这静止空气层粘性摩擦的作用，气流速度也要降低，但这种作用要弱些，因此气流速度不会降低为零。再往外，第三气流层又要受第二气流层粘性摩擦的作用，气流速度也要降低，但这种作用更弱些，因此气流速度降低就更少些。这样，沿垂直于飞机表面的方向，从飞机表面向外，由于粘性摩擦作用的减弱，气流速度就一层一层的逐渐增大，到附面层边界，就和主流速度相等了。这层气流速度由零逐渐增大到主流速度的空气层，就是附面层。附面层内，气流速度之所以越贴近飞机表面越慢，这必然是由于这些流动空气受到了飞机表面给它的向前的作用力的作用的结果。根据作用和反作用定律，这些被减慢的空气，也必然要给飞机表面一个向后的反作用力，这就是飞机表面的摩擦阻力。附面层按其性质不同，可分为层流附面层和紊流附面层。就机翼而言，一般在最大厚度以前，附面层的气流各层不相混杂而分层的流动。这部份叫层流附面层。在这之后，气流流动转变为杂乱无章，并且出现了旋涡和横向运动。这部份叫率流附面层。层流转变为紊流的那一点叫转捩点。附面层内的摩擦阻力与附面层的性质有很大关系。实验表明，紊流附面层的摩擦阻力要比层流附面层的摩擦阻力大得多。因此，尽可能在机翼上保持层流附面层，对于减小阻力是有利的。所谓层流翼型，就是这样设计的。

总的说来，摩擦阻力的大小，决定于空气的粘性，飞机的表面状况，以及同空气相接触的飞机的表面积。空气粘性越大，飞机表面越粗糙，飞机表面积越大，摩擦阻力就越大。

战争是科学的助推器，在第二次大战期间，活塞式发动机达到顶峰,活塞式发动机的机构与工作原理和汽车发动机十分类似，其实最早的航空发动机就是将汽车发动机搬到了飞机上。它的工作分为四个行程，即进气行程，压缩行程，膨胀行程和排气行程。由多个缸爆燃产生推进力，由多组缸的程序式交替工作获得持续的动力输出。

3.3在战中中后期出现的野马战斗机与过去的活塞式发动机飞机比较已经有了质的飞跃。距飞机发明40余年，发动机功率提高近百倍，结构上由于流线型机身，层流型机翼的使用，速度由百公里左右提高到816千米每小时。但已经是活塞式飞机的极限了，对于寻求高速推重比的战斗机来说，活塞式战斗机已经没有什么可以改良发展的了。因为活塞式发动机有以下缺点。1.功率小2.重量大3.外形阻力大

4.螺旋桨高速旋转时效率低

5.桨尖易产生激波。所以随着涡轮喷气，涡轮螺桨和涡轮风扇发动机的发展，活塞式发动机逐渐退出大飞机领域，战斗机也有活塞式全部过渡到喷气式。

3.3．1物体高速前行时所造成的强扰动（即引起的压强和密度的变化比声波大）在空气中的传播。在飞机和导弹跨声速或超音速飞行时会出现由无数较强的波叠加而成的边界

波，它是由于边界波面处受到强烈压缩形成的。波面前后物理特性发生了突变，波面之后的压强突然增大，密度温度也随之升高，由于气流通过波面时，气流微团受到很强的阻滞，速度锐减，因此气流速度会大大降低。这种由较强压缩波组成的边界波就是激波。

3.3.2由激波阻滞气流而产生的阻力叫做激波阻力，简称波阻。因为激波是一种强压缩波，因此当气流通过激波时产生的波阻也特别大。

3.4当飞行器的速度越来越高，设计者发现，再想提高速度很困难，尤其是接近声速，用过去的设计方法几乎不可能。看似航空业的尽头已经到来，但两大关键技术使航空的发展翻开了新的一页。这就是后掠翼和喷气推进技术的发展。

3.4.1后掠翼与平直机翼相比之所以更适合于超音速飞行，是因为其能够提高Ma临界，降低了机翼上的有效速度，当气流以速度v流过后掠翼时，由于后掠角的影响只有垂直机翼前缘的气流速度分量v n是产生升力的有效速度，另一个沿着机翼方向的分量v t只能产生摩擦阻力，对产生升力不起作用。因此作用到后掠翼上的实际速度比飞行速度小。如果对于平直机翼来说，速度已达到临界速度，在它上面有可能产生局部激波和波阻，那么对于后掠翼来说还要把速度在提高一些才能达到临界速度，并在局部产生激波和波阻。因此后掠翼可以提高飞机的Ma临界推迟局部激波的产生。现代超音速飞机的机翼后掠翼后掠角一般在三十度到六十度之间。机翼的后掠角越大，相同飞行速度下作用在机翼上的有效速度就越小，Ma临界

3.5超音速飞行的优良气动外形问题得到了有效地解决，这时需要的就是强大的动力是飞机冲破音障（由于接近声速时激波和波阻骤增产生的一种现象），实现超音速。

航空喷气式发动机的出现彻底将战斗机带入了超音速时代，它最早由英国人提出设想，但并为得到政府的重视，后发明者虽然进行试验，但工艺限制，都以失败告终，最后是由德国人最先研制出来（Me-262），并很快投入了战争，虽然他的出现并未改变战局，但让世人都认识到了他的重要价值。战后美俄相继开发了各自的喷气式飞机。

喷气式发动机的动力来源是由压气机压缩空气在燃烧室中于燃料混合，将高压气体从为喷口喷出，空气的反作用力使飞机快速前进。借助燃料爆燃的巨大推力，现代喷气式发动机的推力甚至达到几百千年，相比于过去的发动机，推力提高了数百倍，结合先进的空气动力学外形，超音速飞机迅速普及。

如美国的F-86“佩刀”和苏联的米格15两款早期代表性产品还在朝鲜战场上相遇。后来由他们改进出现的米格-19，F-100“超级佩”刀还成功实现了超音速，但超音速的性能差，只能实现短时间的超音速飞行。以他们为首的首批超音速战斗机被划定为“第一代战斗机”超音速也就是这一代战斗机最大的特点。他们的速度均达到1.3马赫，升限15千米，在空战中追求更高更快的想法，使得双方很快投入到下一代飞机的研制工作。

3.6第二代战斗机应运而生，以美国F-104，苏联的米格-21，法国的幻影，中国的歼8为代表的一批新式战斗机为代表。他们的速度都达到2马赫，升限2千米左右，它们都采用小展弦比设计，并且苏联的米格21法国的幻影中国的歼8还采用了三角翼设计。

3.61对于小展弦比的飞机，翼展方向较短可以减少波阻，因为超音速飞行激波是沿着机翼前缘和后缘产生的，翼展长度减小，激波面的长度也就减小，因此波阻也相应减小

3.62当飞机飞行速度大于2马赫，要是机翼的与小速度小于一马赫。机翼的后掠角就要大于六十度。但随着后掠角的增大，机翼根部机构受力情况恶化，同时低速性能下降，阻力增加，这是，采用三角翼就比较适合。三角翼减阻效果与后掠翼大致相同，它具有后掠角大，展弦比小，相对厚度较小的特点。由于三角翼的根部较长，在相对厚度不变的基础上大大增加了根部的绝对厚度，从而改善根部的受力情况，并且在跨声速时，变化比其他机翼都要小，保证了高速情况下的可操纵性。

但这两种机翼有共同的缺点，就是巡航能力差（要求低速飞行的稳定性，升力，操纵性），起降能力差（要求大升力使起飞着陆的所需速度减小，进而减小滑跑距离），这使的美苏双方开始了下一代战斗机的研发。

3.7由于超音速能力要求小展弦比和巡航能力起降能力，稳定性能力要求大展弦比，大升力等要求。本身是矛盾的不可调和的，这使研发者都犯了难。这时一个最有创意的发明成为了现实，那就是可变后掠翼。

可变后掠翼飞机通过后掠角的变化解决

了高低速性能的矛盾。飞机在起飞着陆和低速飞行时，采用较小的后掠角，这时的展弦比大，有较高的低速巡航能力和起飞着陆升力。在超音速飞行时，采用较大后掠角，机翼的展弦比和相对厚度减小，对减小超音速飞行阻力十分有利。可变后掠翼在整个Ma范围内均有很好的气动性能，较好的满足了不同能力的不同需要。其中典型代表，米格-23，欧洲的“狂风”战斗机，美国的F-14“雄猫”战斗机。

3.8但这个看似神奇有效的发明却很快遇到了问题。可变后掠翼飞机的主要缺点是可变后掠翼结构复杂，结构重量大，而且气动中心变化大，平衡较为困难。比如欧洲的“狂风”，列装多年，但从未参加过实战，就是因为其结构复杂，可靠性较差。

随即，军方又展开了新技术的探索来代替这项不稳定的技术。终于他们找到了另一条途径，就是边条机翼。

解决超音速飞机高速飞行和低速飞行矛盾的另一条途径就是采用边条机翼。边条机翼是一种混合平面形状的机翼，它由边条（又称前翼）和后翼（又称基本翼）两部分组成。边条为大后掠角（x不小于70度）的细长翼，后翼为中等展弦比（展弦比为3~4），中等后掠角（30度~50度）的三角形机翼。由于有大后掠角的边条，使整个机翼的有效展弦比增大，相对厚度减小，因此有效地减小了激波波阻；同时由于基本翼的存在，又使整个机翼的有效展弦比增大，因此可以减小低亚音速以及跨声速飞行时的诱导阻力。

理论和实验证明，边条翼可以产生较大的升阻比。由于边条的后掠角较大，因此在不大的迎角下，边条前缘流动就产生分离，分离产生的边条涡将从基本翼的上翼面流过，对基

本翼上翼面产生有利的干扰影响，使上翼面的压力下降，升力增加。此外，边条翼上产生的边条涡还可以给上翼面的附面层补充动能，延缓和减轻基本翼上气流的分离，从而可产生相当大的附加升力（又称涡升力）。现代很多战斗机都采用了这个技术，比如F-15，F-16，F-18，米格-29等，加上现代的控制系统，和新式制导导弹等对战斗机战力的提升使飞机又跨进了一个新的时代，这些战斗机被统称为“第三代战斗机”。第三代战斗机是现在空战战场的主力机型。

3.9战斗机的一项重要任务就是发现敌机迅速起飞，并且可以在不大的机场起降，因为战时的飞机场可能被炸得支离破碎，只有一小段是完整的，这就要求飞机的起飞和降落速度不能太大，因此，又有一项新技术被发明，这项技术在中国引以为傲的J-10战机上也有很好的体现，那就是鸭翼的设计。

大多数飞机采用正常气动布局，即飞机的水平尾翼位于机翼后。当飞机以正迎角飞行时，为保持飞机平衡需要使升降舵向上偏，并产生负升力，其方向恰好与机翼产生的升力方向相反，因此正常式飞机的水平尾翼总是使全机升力减小。而“鸭”式飞机是将水平尾翼移到机翼前，并称之为鸭翼。因为水平尾翼位于中心前在正迎角时，鸭翼将产生正升力，，以保持飞机平衡，故鸭翼对全机的升力贡献是积极地。

“鸭”式飞机在超音速飞机中应用较多，在大迎角飞行时鸭翼前缘产生的脱体漩涡，在沿着机翼上表面向后流动时，会产生类似边条飞机的有利干扰，使机翼升力增大。这对飞机起降非常有利。如中国的J-10，欧洲联合研制的“台风”，法国独立开发的“阵风”，瑞典的SaabJA-37，其起飞距离和着陆距离分别为400米和500米，仅为同类未使用鸭翼战斗机的一半。

四、我国的航空工业的成绩和不足

我国是世界文明古国，中国的风筝和火箭是世界公认最早的飞行器，但在近代我国的屈辱史中，中国的工业被世界远远甩在后面，尤其是航空工业，这种技术高度密集的产业，在建国前，中国的航空业成就几乎为零。

4.1建国六十多年来，中国的航空工业得到迅速发展，中国走过了由引进，仿制到自主研制的一段艰辛历程，但成果丰硕，尤其近年来，以“飞豹”战机的列装为标志，翻开了我国拥有自主知识产权战斗机时代的到来。现今它早已成为中国海军航空兵的主力战机，并参加了多次中俄和上合组织的大型国际间的演习，得到多国的一致好评。但设计师团队依然在对“飞豹”不断地改进，使它的性能得到了很大的提升。而后，中国自主研发的J-10再次震惊世界，中国成为了少数几个可以自主研发三代机的国家。继J-10之后，中国又相继推出J-11，“枭龙”和J-20等等。其中“枭龙”战机为中国与巴基斯坦的合作机型，它为我国的航空工业打开了国际市场。J-20为我国的四代战机的原型机，它也标志中国实现了在短短十几年中由三代机发展到四代机的飞速进步。这又是中国航空工业创造的一个奇迹，是全国人民的骄傲。

4.2但实现了这么多成就的中国航空业还是有相当的不足，越欧洲，美国，俄罗斯等航空业强国依然有较大的差距，最明显的莫过于发动机技术。从“飞豹”到J-10，从“枭龙”到J-11，就连我们引以为傲的J-20都无一例外的装着俄罗斯的发动机，这也使得中国的航空业至今仍受制于国外的众多的企业和公司，如果一旦开战，战局变化，无法从国外获得发

动机的补充，那后果将不可想象。

还有中国的空气动力学发展落后，中国缺少大型试验设备对空气动力学的新理论航空新产品进行测试和实验。例如在中国的多款飞机上都能找到国外飞机的影子，比如J-10与以色列的“幼师”战斗机：；而J-11更是几乎全盘照抄苏-27的气动外形。这其中原因恐怕不仅仅是中国人缺乏创新能力那么简单。

缺乏航空特种材料，例如中国试图仿制俄制发动机叶片时就是由于无法找到合适的材料而使这个项目暂停。

中国还缺少从事航空工业的专业人才。因为空气动力学属于力学中流体力学的一个分支，在力学中固体力学一直是备受追捧，而空气动力学这个“新生儿”就没有得到太多人注意，直到在钱学森郭永怀老人家的建议下，我国组建了中国空气动力学研究与发展中心。五、由世界先进战斗机看航空工业的先进技术

世界航空业的先进技术是什么？那就看看世界航空工业的老大——美国。

美国与二十世纪八十年代开始研制新一代战斗机来取代当时还十分先进的F-15等三代机。通过招标的方式和几次测试，最终确定由现在大家看到的F-22“猛禽”做这个继任者，它最早在1990年试飞，也就是说，美国的四代机，整整比中俄早了二十年！但是即使是二十年后的几天，但那我们的航空业飞速发展的今天，我们看着美国20年前的数据，我们还是可以叫它们是“先进技术”。

5.1我们从美国四代机上所采用超出想象的气动技术就能看出这些技术到底有多先进。首先说飞机的外形设计，它不仅考虑到高速低速的气动需要，并且很好的结合了机动性和巡航的要求，而且F-22与F-35所能做的是超音速巡航，即在不开发动机加力的情况下长时间超音速飞行，这说明其减阻设计已经达到了一个新的时代。因为其他三代机，甚至二代机虽然可以超音速飞行，但时间短暂，原因是超音速飞行要对抗强大的波阻，这使得燃料用量大增，严重影响飞机航程。不仅如此，长时间的超音速飞行对机体寿命是有很大影响的，F-22F-35既然可以实现超音速巡航在材料学上的进步也绝不是一小步。另一个让人匪夷所思的性能，就是在实现超常的巡航能力的同时其气动布局也同样胜任超常规机动的任务。它是现今机动能力最好的飞机，其机动能力超过了苏-27，可以完成众多违背气动规律的动作，如迅速调转机头指向，在空战中这可以迅速占领有利位置，变被动为主动。

5.2而且值得注意的是，在强调这些常规性能的同时，对F-22，F-35还有一个苛刻的要求，就是要求外形要兼顾其隐身性。其实在这两款四代机出现之前，美国在外形隐身性方面已做过大量实验和研究，F-117,“夜鹰”隐形战斗机就是一个尝试。它使用了多三角面的设计，尽量减少大平面的出现，虽然其隐身性异常出众，但是它在气动减阻方面的性能实在不怎么样，对它来讲，就连超音速都是很困难的。可见，隐身的外形和传统要求的气动外形是有很多矛盾的。但是这两款四代机都很好的解决了，美国人发现正面最大的反射雷达波的面在发动机的进气道，因为发动机中的涡轮桨叶是在高温中工作，是不可能使用隐身涂料的，所以美国就在此做文章，将进气道改变，使其成为“S”型，这使得桨叶被隐藏在其中，而雷达波也会在反射过程中减弱。

5.3要想实现以上的性能还用一个重要的部件没有提到，那就是发动机。

5.3．1F-22搭载的发动机是普惠公司F-119. F119的主要性能参数为：最大推力156千牛, 中间推力105千牛，总压比35，涵道比0.3, 涡轮前温度1577℃～1677℃，最大直径

1.13米, 长度4.826米, 重量 1360千克。与普惠公司为第3代战斗机F-15、F-16研制的推重比为8一级的F100发动机相比，F119在总级数、零件数、推重比等均有较大的改进。值得一提的是，F-119是世界上六款推重比超过10的一种，但其他的五种均处于实验中。

5.3.2在这个发动机上还有另一个重要的技术使用，那就是矢量推进技术。尾喷管二元收敛-扩张矢量喷管，喷管上、下的收扩式调节片可单独控制喉道与出口面积，且当上、下调节片同时向上或向下摆动时，可改变排气流的方向，从而改变推力的方向。发动机的推力能在飞机的俯仰方向±20°内偏转，从+20°到-20°的行程中只需1秒钟。推力和矢量由双余度全权限数字电子控制系统控制，用由煤油作介质的作动筒来操纵。调节片设计成可减少雷达散射截面积；为减少红外信号，对调节片进行了冷却。尾喷管也采用"Alloy C"阻燃

钛合金以减轻重量。这使得飞机可以在为喷口的作用下做出众多匪夷所思的非常规机动。由于材料学的进步，使得F-22的红外信号大大减小，这就让F-22使很多空空导弹“瞎了”。

矢量推进的技术在F-35的身上体现的更为明显，相比较F22的二维推力，F-35使用了三维推进，为喷口甚至可以九十度大转弯，来实现垂直起降。

六、航空技术发展方向

6.1更高的速度。自美国提出“一小时打遍全球”计划，空天战机（飞传统意义的飞机，因为其即能在大气层内飞行，也可在大气层外飞行）就被写到了各个国家的航空发展计划中了。现在中国，美国，俄罗斯，印度，欧洲各国纷纷提出了自己高超音速，空天战机的计划，

虽然各国都提出了冠冕堂皇的理由说明此项目的和平利用目的，但是它的军事价值却是不言自明的。各个国家的进展当属美国最快，它的验证机X-37B已经多次试验，随多次失败，但其积累的经验使它离实战越来越近。它创造的25倍音速的速度也是“一小时打遍全球”计划变得越来越可行。

6.2新的动力技术。现在最新，看似最现实的莫过于超然冲压发动机了超燃冲压发动机是指燃料在超声速气流中进行燃烧的冲压发动机。在采用碳氢燃料时，超燃冲压发动机的飞行M数在8以下，当使用液氢燃料时，其飞行M数可达到6~25。超声速或高超声速气流在进气道扩压到位置4的较低超声速，然后燃料从壁面和/或气流中的突出物喷入，在超声速燃烧室中与空气混合并燃烧，最后，燃烧后的气体经扩张型的喷管排出。超燃冲压发动机是实现高超声速飞行器的首要关键技术，是目前世界各国竞相发展的热点领域之一。以它为动力的美国X-43验证机已经创下9.6倍音速的记录（大气层内）。

6.3无人趋势。在伊拉克和阿富汗士兵的伤亡使美国政府承受了巨大压力，所以战争的“无人化”看似成为必然趋势。从开始的“全球鹰”让无人机担任侦查等任务，到X-47B

无人航空母舰战斗机，无人的趋势日益明显。近年来，中国的无人机发展是十分迅速的，中国以发展出了从无人直升机到无人侦察机的多种类的无人机群。

无人机的优势十分明显，

一，可以减小伤亡。

二，由于无人，也不需要生命保障系统，减少大量重量，提高机动性，可以完成大过载动作，也可以装在更多武器和设备。

三，成本更低，因为有人机的生命保障系统的成本是很高的。

四，可以设计跟完美的气动外形而不用考虑人的问题。

七、空气动力学可能的发展趋势

航空空气动力学的主要推动力量是军事政治形势的需要，使空气动力学从低速到超音速再到高超音速，直到把飞机送入外层空间。所以，我们可以看到，未来的空气动力学是研究高速高空的一个学科。那样的气体流动更复杂，更难以掌握，所以，未来的空气动力学需要大型风动与性能不俗的大型计算机相结合来获得，处理，分析庞大的数据。

此外，由于高速的运动，必然会有磁场和热学的进入，所以，日后的空气动力学将是一个由多个学科交叉组成的学科。

并且由于研究的深入，学科的细化是必然的，比如理论研究，比如现实中实际应用的研究等不可能由单方面力量完成，以后的空气动力学的研究将趋近大型化系统化。

八、总结

从莱特兄弟发明飞机开始，到F-22独霸天空，我们看到空气动力学和航空工业的密切联系，空气动力学与航空的相互促进共同发展让世界发生了很大的变化，世界变小了，人们的生活空间从二维变为了三维，相信未来的航空工业在空气动力学的引导下会创造更多的奇迹，让我们的生活更加丰富精彩。

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