【簡介：】圖注:F-102
所謂“蜂腰”結構設計，是殲-10等超聲速戰(zhàn)斗機為了提高跨聲速和超聲速性能而采取的一種特殊的氣動外形設計。因飛機的機身不再是像傳統(tǒng)飛機那樣采用前后一樣寬的圓

圖注:F-102

所謂“蜂腰”結構設計，是殲-10等超聲速戰(zhàn)斗機為了提高跨聲速和超聲速性能而采取的一種特殊的氣動外形設計。因飛機的機身不再是像傳統(tǒng)飛機那樣采用前后一樣寬的圓柱形機身，而是在機身中段連接機翼的部分有一個明顯的收腰設計，就像是蜂腰一樣縮進去而得名。

蜂腰設計的原理，是基于空氣動力學的一個重要的理論發(fā)現(xiàn)“跨聲速面積律”而產(chǎn)生的?？缏曀倜娣e律的最早發(fā)現(xiàn)者，是美國著名空氣動力學家惠特科姆。

20世紀50年代初，美國空軍的戰(zhàn)斗機已經(jīng)實現(xiàn)了噴氣式化，F(xiàn)-86等戰(zhàn)斗機的速度突破螺旋槳飛機的極限，創(chuàng)造出一個又一個速度飛行記錄，此時研制戰(zhàn)斗機所遇到的下一個難關就是如何進一步提升飛行速度，突破音障。當時美國的航空科研人員們普遍認為，要突破音障，需要采取的兩個辦法，一是進一步增加戰(zhàn)斗機的后掠角，二是進一步提高渦輪噴氣式發(fā)動機的推力。然而他們很快發(fā)現(xiàn)，飛機在音障附近飛行時，遇到的氣動阻力會顯著增加，是高亞聲速時氣阻的好幾倍。雖然將F-86這樣的高亞聲速戰(zhàn)斗機的后掠角從35度增加到45度，但其最大速度僅略有增加，不足以突破音障，而采用了更大推力J57型發(fā)動機的F-100戰(zhàn)斗機，其平飛最大速度也不過1.03馬赫，雖然堪堪突破聲速，但一方面這種狀態(tài)難以長時間保持，另一方面，航空界的觀點認為如果飛機的速度不能超過1.2馬赫，那么只能算是跨聲速區(qū)間飛行。一時間，可以說美國航空界為戰(zhàn)斗機超聲速問題忙得焦頭爛額。

就在這個時候，惠特科姆的頭腦中卻靈光乍現(xiàn)，冒出了一個天才般的想法。1951年，在一次氣動力學術研討會上，當時的美國航空學會首席空氣動力學家阿道夫.布澤曼博士（布澤曼是當時世界著名的空氣動力學家，是發(fā)現(xiàn)后掠翼可以有效降低飛行阻力提高飛行速度的第一人）一篇闡述跨聲速氣流基本特性及相關問題的論文給當時也在苦苦思考超聲速問題的惠特科姆以很大啟發(fā)，惠特科姆根據(jù)布澤曼的理論進一步研究、計算和思考，他認為，飛機之所以在突破音障時遇到阻力，就是因為飛機前方的來流量很大，就像是馬路上奔騰而來的滾滾車流，擋住了飛機的去路，要想使飛機實現(xiàn)超聲速飛行，就必須讓從飛機正前方快速流過的高速空氣流有一個去處，有一個宣泄的途徑?；萏乜颇吩诙嗄旰蠡貞浀溃骸爱敃r我的腦子里出現(xiàn)了一個像可樂瓶的形狀，第二天，我就得出了這條經(jīng)驗法則：即飛機的跨聲速阻力是整架飛機截面縱向展開的函數(shù)?！?/p>

這條規(guī)律，就是后來為人們所熟知的，大名鼎鼎的“跨聲速面積律”法則，聽起來它的描述相當專業(yè)，但簡單解釋的話，就是說飛機的阻力大小，與飛機正向的迎風截面積大小直接相關，飛機的迎風截面積越小，阻力就越小。布澤曼博士很快便意識到了惠特科姆的“跨聲速面積律”理論將對飛機突破聲速限制產(chǎn)生重大的影響，他稱贊惠特科姆道：“他捧出了一個光芒四射的思想?！?/p>

根據(jù)惠特科姆的理論所制造出的飛機樣機很快便被制造出來，它們就是F-102和F-105戰(zhàn)斗機。它們都毫無例外的采用了跨聲速面積律的蜂腰設計，雖然后掠角沒有明顯增大，發(fā)動機推力也沒有增加，但由于跨聲速阻力的顯著降低，F(xiàn)-102輕松突破了F-100所無法逾越的跨聲速區(qū)域，其最大平飛速度達到了1.25馬赫，成為名副其實的超聲速戰(zhàn)斗機。隨后，世界上其他國家的一大批新機型也紛紛效法，可以毫不夸張地說，惠特科姆憑借一己之力，將戰(zhàn)斗機帶入了超聲速時代。