“滚回绘图板”被淘汰的飞行器方案 283

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Tim Samedov为油管频道found&explainde制作的CG

环翼简史

题图中这架飞机机翼向上卷曲，翼尖完全对接，形成一个圆环。这种看上去远离常规的布局，并非来自科幻电影，而是洛克希德高级项目设计部门的一个有趣的提案。@nordland 今日头条 原创首发

劳伦斯·哈格雷夫的模型

完全环形的机翼其实历史悠久，在尚未进入动力飞行器时代之前，爱好者就已经发现良好配平的环形纸卷居然具有不错的滑翔能力。早在 1890 年，澳大利亚发明家劳伦斯·哈格雷夫 （Lawrence Hagrave） 就在模型上进行了第一次环形机翼实验。在莱特兄弟时代就已经有先驱试图开发完全环形机翼的动力飞行器了。

这样的纸卷可以像滑翔机一样滑翔，大家可以试下

1906 年，法国著名设计师、运河征服者路易斯·比约奥特（Louis Biériot） 在他的 3 型和 4 型中使用了环形翼翼的想法，但这里是扁平的椭圆形翼。1908-09年另一位法国人克劳德·吉瓦丹（Claude Givaudan）制作了环翼动力飞机，不过没有成功。

比约奥特的椭圆环翼

克劳德·吉瓦丹（Claude Givaudan）即将试飞的环翼飞机，没有成功，

在此之后的很长一段时间里随着平直机翼的兴起，环翼更多的是停留在概念上。

不同时期的环翼概念

进入喷气时代以后，环翼再度被一些设计师想起来，巴蒂尼曾经设计过环形机翼的大型运输机。为了解决VTOL问题，工程师又想起环翼，开发了希勒的VXT-8和法国SNECMA C.450实验机，成功实践了环翼，但尾座式VTOL方式在当时技术条件下并不靠谱。

巴蒂尼环翼T-217

SNECMA C.450

VXT-8

洛克希德环翼

洛克希德公司在佐治亚州拥有一个的高级项目设计部，这个部门从事许多概念性的设计研究，即使大部分都不会投入市场。1980年代初，极富想象力的资深设计师罗洛·斯梅瑟斯（Rollo Smethers）在高级项目设计部工作，他提出了许多有趣的概念，包括这架环形机翼的商业客机。

斯梅瑟斯认为，环形机翼不仅会从根本上改变飞机的外观，还会提高效率和性能。在一次采访中他说：“环翼似乎提供了潜在的更低的阻力和更轻的结构重量。”

环翼构型源于对降低翼尖涡流的诱导阻力方式的探索，显然，将两个翼尖对接，自然就不会有涡流了。没有涡流意味着极大降低了诱导阻力，飞行过程将更省油。

82年的杂志报道

环翼的另一个优势是具有较低的结构重量，据估计，机翼的结构重量（直径约70英尺）比传统悬臂机翼的重量轻约50%。因此，在协同作用下，整个飞机的尺寸和重量减少了20%以上。

如前文所述，环翼并不是一个全新的概念，但以前的设计师无法应对发动机和起落架位置以及控制这种飞行器飞行的问题。洛克希德公司的独特概念是，7.70 m 的恒定弦长的机翼在常规位置连接到机身上，但向后掠27度，形成一个倾斜的圆环。在顶部，环翼连接到一个向前掠27度的垂直尾翼顶端。垂尾弦长4.5 m 在其上有上下两段控制面，垂尾提供两种功能：（1）用于卸载弦向载荷的结构加强（2）提供垂直稳定性和滚转偏航控制面，两段式的控制面通过差动完成滚转。

机身具有圆柱形横截面，外径为7.40 m，长度为52.97 m，尺寸类似A320或737，搭载约120乘客。环形机翼连接位置很低，大约在机身的一半处。它的直径为20.11米。由于环翼的原因，地面上的停放高度达到 22.90 m，这可能会给机库带来问题。

发动机安放在机身中部上方，采用前三点起落架，主起落架为四轮小车，它们将收纳在环形机翼内。

遥远的市场

斯梅瑟斯的团队完成了风洞模型，风洞试验初步验证了该概念的可行性。不过现实情况并不完全美好，“环翼不会引起阻力”并非绝对，从某种意义上说，它只是没有翼尖阻力。实际上，环翼的行为更像是一架双翼飞机，两个翼面有交叉的部分难以避免的相互干扰。在环的垂直部分有相当多的 3D 流动效应。在结构上，环的“支撑”的好处也被削弱了，因为提升载荷不会使环处于有利于强度的环张力状态。最后，环路的垂直部分会产生大量的摩擦寄生阻力，同时不会产生可用的升力。

如果将环翼这种颠覆性的设计投入生产，下一步还有大量的工作要做。在平直机翼上的经验和知识都没用了，公司还需要实现结构元素、各种规模的模型研究。即使一切完成，仍然需要大量的市场工作，说服航空公司和客户接受这种完全不同的飞机，并加高他们的机库。

很显然80年代初的洛克希德公司并没有资金支撑这样的项目，他们寄予厚望的L-1011三星客机遭遇到了市场惨败。臭鼬工厂正处于青黄不接的时期，仅有U-2的少量升级订单，在随后的F-117项目上还需要投入大量资源。

以上所有这些原因决定了洛克希德环翼停留在纸面上，斯梅瑟斯在洛克希德贡献了大量开创性的设计，这个系列还会继续介绍。这位杰出的设计师后来不幸因癌症英年早逝，不能不说非常遗憾。@nordland 今日头条 原创首发