更新时间：2023-01-03 10:10
传统战斗机类小展弦比薄机翼的设计主要考虑机翼平面形状以及弯扭和厚度分布，而忽略对翼型形状的精细化气动设计，气动计算一般采用速度势方程或者Euler方程。随着翼型技术和计算流体力学的发展以及高性能战斗机的要求的不断提高，选用标准小弯度薄翼型或者仅对翼型进行弯扭和厚度分布设计已不能满足精细化气动设计需要。为了进一步提高战斗机的性能，挖掘机翼的潜力，必须在优化机翼平面形状的基础上对机翼的翼型进行精细化设计。与此同时，由于考虑到了翼型的细节变化，附面层内的流场结构成为影响设计结果重要因素，此时传统的依靠无黏流动的气动分析手段已不再适用。为了弥补传统战斗机机翼设计的不足，相关试验研究了在跨音速/超音速巡航状态下，小展弦比薄机翼的精细化气动设计问题。
（1）分别使用Euler方程和RANS方程对某超音速战斗机机翼进行了数值模拟，发现Euler方程无法捕捉附面层内的流场结构。由于翼型的变化会很大地影响附面层的流场结构，因此对于小展弦比薄机翼的精细化设计，传统的势流理论或者Euler方程不再适用，必须采用高精度的N-S方程。
（2）对机翼的翼型进行了多目标气动优化计。证实在机翼表面附面层内存在分离和横流的情况下，二维翼型设计的结果会失效。对于战斗机类的小展弦比薄机翼来说，很难从三维机翼提取翼型的优化指标，因此小展弦比薄机翼的精细化设计必须在三维环境下进行机翼多剖面翼型设计。
（3）结合FFD参数化、耦合四元数球形插值的距离倒数加权动网格技术、Kriging代理模型以及粒子群算法，构建了三维优化设计方法，可以对三维飞行器气动布局进行设计。
（4）保持机翼平面形状不变，对该小展弦比薄机翼进行了跨音速巡航状态单目标精细化设计，证实了翼型精细化设计对于提高机翼性能的重要性；然后对该机翼翼型进行了跨音速/超音速巡航状态多目标气动优化设计，通过多剖面翼型的精细化设计，两种状态的气动性能均有所提高，进一步证实了小展弦比薄机翼精细化设计的必要性。
由于尺寸限制，很多微型飞行器采用小展弦比机翼(展弦比小于2)，其流场具有强烈的三维特征。有关小雷诺数下三维效应对机具气动力特性影响的研究最近刚开始进行：Pelleietr和Mueller在实验中发现小展弦比薄机冀的气动力特性和二维翼型显著不同。Gad-el-Hak在其综述中认为这是由于小展弦比机具的翼尖涡对流场的作用造成的。
相关试验通过数值模拟的方法研究展弦比1.33，截面形状采用E-174翼型的椭圆形机翼的流动特征。数值模拟的Re=1×104，α=0°~45°。结果表明：
（1）从0°到10°攻角，机翼附近的流场是两侧对称的；攻角大于11°后，流动出现两侧不对称现象。这个现象的出现是由于气流分离后在机翼上表面诱导出二次涡。迎角增加，二次涡逐渐靠近翼尖涡。攻角超过临界迎角后，翼尖涡和机翼上表面的二次分离涡相互作用超过临界值，使翼尖涡发生失稳。
（2）由于猫性作用显著，气流分离发生在整个迎角范围内，攻角小于33°，分离涡从机翼的上表面不断脱落；攻角大于33°，分离涡保持在机冀的背风面，形成驻涡现象。出现这个现象的原因是小展弦比机翼翼尖涡的垂直分量对分离涡的诱导速度增大，使分离涡跟随机翼运动。