前言

1944年8月，西线盟军已经在法国登陆而且进展很快，德国本土也被英美的轰炸机昼夜不停地轰炸。就在这愁云惨淡的日子里，德国东部的德绍，容克斯公司的试飞场上，一架新型飞机停在起飞点上。进入到1944年后，许多内部人士已经见惯各种模样奇特的飞机了——为了抵御英美的狂轰滥炸，各家飞机公司纷纷拿出自己压箱底的东西，奇技淫巧层出不穷。不过，在看到容克斯这架新飞机时仍然情不自禁地感叹道：“这飞机真的不是在倒车吗？”

停在地面Ju287喷气式轰炸机，有点像倒过来的鸭式布局飞机

容克斯公司的这架Ju287式轰炸机上装了4台当时非常罕见的喷气式发动机，但这不是最吸引眼球的地方——所有人都会看它两侧：机翼居然是向前方伸出去，翼尖比翼根更加靠前得多！加上中间细长的机身，整架飞机宛若一支“海神波塞冬的三叉戟”！当时的飞机基本都是两翼平直，少数新锐的机型比如Me262、Me163，机翼带有后掠角，如此眼前这架的前掠翼却是闻所未闻！

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后掠翼的代表——Me262战斗机

除此之外，这架轰炸机的其它部分平平无奇，机身显然取自德国最重的He177“鹰狮”轰炸机，机尾和起落架也是从容克斯自家别的型号上拆下来的。前起落架甚至是从一架被击落的美国B-24“解放者”式轰炸机上拆来的！战事紧急，德国急需高速轰炸机，容克斯直接用这些现成的部件加上全新的前掠翼和喷气发动机，快速拼出了这架“三叉戟”。

飞翔的三叉戟——Ju287首飞照片

4台喷气式发动机发出巨大的轰鸣，这架飞机在众多疑惑的眼光中逐渐加速，顺利地离开了地面——出乎意料地非常轻巧。

不平直的机翼

平直的机翼本来拥有最大的升力效率，不过那是在低速下。随着二战时飞机一步步逼近音速，空气的粘性开始发挥威力——它们越来越像液体，在流过机翼时，在突起的上表面就比飞机本身提前达到音速，粘粘的空气积压在一起形成激波，阻力因此大增，大到让飞机无法再提高速度，而且各个控制面比如升降舵、副翼上因此出现激烈的抖振，还会出现反向舵效，即原本该抬头的操作反而变成低头。比如P-38“闪电”战斗机在俯冲时，平直的升降舵剧烈抖振至无法操作，最后凯利·约翰逊只好给它加上配重块才勉强解决问题。

P-38“闪电”上的配重块，为了消除接近音速时的抖振

在喷气发动机技术先进的德国，设计师们发现，如果把平直的机翼偏转一个角度，让前缘与气流的方向不再是90度，空气就会顺着机翼流动，不会提前达到音速形成激波，阻力自然也就会小很多。于是德国人首先让几种高速战斗机，包括著名的Me262“风暴鸟”战斗机的机翼向后掠，果然取得了不错的效果。不过，后掠翼在低速下升力效率很低，气流顺着机翼的方向流向翼尖形成比平直翼强得多的涡流，诱导阻力大增。所以Me262起飞和降落非常漫长，常常在这个阶段被盟军的螺旋桨战斗机击落。

Me262纵有高速，却常常在起降时被偷袭 折翼

容克斯的工程师也发现了这个问题，他们提出了一个不一样的解决办法——让机翼向前掠！这样一来气流虽然也会沿着机翼流动，但终点却是机身，气流到了这里会继续顺着机身向尾部流动，不会形成明显的涡流，阻力增加得不多。容克斯的设计师相信，这样的前掠翼飞机可以在高速和低速下都有不错表现的。战时一切加急，1年的时间里他们交出这架形似三叉戟的Ju287高速轰炸机。顺便说一句，现在喷气客机上几乎全部装有翼梢小翼，也是为了减少翼尖涡流引起的诱导阻力，最好的能减少20%的诱导阻力，节省近10%的燃油。

高速下沿着机翼流动的气流，前掠翼是流向机身

新的问题

1号机试飞相当顺利，低速下的表现果然非常令人满意。但随着试飞的深入，飞机时速达到650公里时，飞机出现了气动弹性发散变慢的现象。这是因为前掠翼没有固定的翼尖在前，固定在机身上的翼根在后，飞行时翼尖首先“刺破”空气。低速下还好，高速时只要机翼有一点上仰或下俯，翼尖就会被高速气流压得变形——上翘或者下沉。而机翼一旦变形，高速气流的阻力会更大，于是导致更大的变形力，机翼的变形会进一步增大。这种现象就是本该快速发散的气动弹性变形，发散的速度变慢了。这个问题应该很好理解，可以做个小实验：把一块硬纸板从高速行驶的汽车车窗里伸出去，如果是前掠，气流可能很快就把纸板折弯了；如果是后掠，就没有这个问题。

前掠翼的受力分析

这里要明确一下，很多资料中说的所谓前掠翼的“气动弹性发散”问题，其实完整的表述应该是“气动弹性变形发散变慢”。后掠翼上机翼变形呈减小的趋势，气动弹性变形发散（发散可以更解为逐渐减轻）得很快。而前掠翼上气动弹性变形无法发散或发散的速度非常慢，于是机翼的变形量逐步积累，当飞行速度大到一定程度时，机翼甚至会被折断！

气动弹性变形发散过慢，会导致机翼变形甚至折断

即使Ju287的速度还没有快到能折断机翼的地步，机翼的变形也会让机翼上的副翼啊、调整片啊这些控制面的舵效明显减小，操作品质和低速下相比差异很大。而且整机配平也发生了变化，飞机会不由自主地低头俯冲，必须拉着杆或者降低速度才能保持平飞。设计师们来不及细究这其中的玄机，于是通过调整装在机头两侧的两台发动机来改善，取得了一定效果，但是推力又略有损失，于是打算再增加2台喷气式发动机。

Ju287的V2版，6台发动机改到了翼下

装了这么多可靠性差的早期喷气式发动机，加上德绍被英美轰炸机频频光顾，Ju287的试飞进度十分悲催。还没等容克斯完全落实修改方案，战争就结束了，容克斯的三叉戟和工程师们统统落入了苏联人手中。苏联极度缺乏先进的轰炸机，没让这些德国俘虏喘口气就接着改装试飞。德国设计师接下来在前掠翼的前缘里加装了油箱和支撑，给机翼补强，可以部分解决气动弹性发散变慢的问题。

苏联接管后制造出的V3版

但是到了1950时，苏占区德绍原来容克斯团队交出来的最终成果，却已经是后掠翼轰炸机的方案。具体原因不明。淘金客推测原因可能有：前掠翼虽然低速下升阻比高，但是它和后掠翼相比是种“不稳定结构”，关于这一点不再展开，读者可以参看拙作

《飞翼前传——从“震电”战斗机说起》（点此跳转）

中相关内容。而且低速升阻比高必然会对低空乱流敏感——升阻比并不是绝对的越高越好的，再加上前掠翼的不稳定，可能飞行品质、投弹精度都不好。

容克斯团队最后交出的方案成了后掠翼

推测另外一个原因，前掠翼的“翼尖涡”出现翼根和机身的结合部，这里被涡流冲击，加上机翼的扭力，疲劳强度着实堪忧。F-18“大黄蜂”战斗机的边条涡长期冲击垂尾的根部，使垂尾强度下降，后来专门安装扰流片才解决问题。这些问题汇集起来，使前掠翼最终停止了发展。容克斯团队的轰炸机结构设计经验让苏联受益不少，不过最后的后掠翼轰炸机方案还是输给了图波列夫的图-16。而图-16的终极版前几天还曾经绕着台湾飞，没错，就是轰-6K。

图-16轰炸机成了最后的胜利者

美国重启

前掠翼就此沉寂下去，但它的优势一直被人惦记着：同样能推迟激波产生降低波阻，低速下更好的升阻比和不稳定意味着更优秀的机动性和敏捷性，起降距离也要短得多……一旦有新技术能解决前掠翼的问题，它就复活了。这次重启它的是美国人——NASA和格鲁曼研发出一架划时代的前掠翼验证机X-29。

美国X-29验证机

有意思的是，X-29跟前辈一样，居然也是拼凑货：机身从F-20“虎鲨”战斗机修改而来，发动机是F-18 “大黄蜂”上的经典中推F404（“虎鲨”也用的是这个）。不过其它都是全新的——这是一种鸭式布局、前掠翼、数字化电传操作系统的高机动性验证机。它利用现代技术解决了一些前掠翼的固有缺点。

采用大量成熟零部件以降低成本保证进度

比如机翼的气动弹性发散变慢，X-29的解决方法直接有效：换上强度极高的碳纤维材料！整块机翼中，碳纤维材料编织成的布起到类似钢筋混凝土中的钢筋网的作用，环氧树脂起到混凝土的作用。为了消除碳纤维材料的各向异性（就是各个方向上强度不一致）导致的抗扭强度不均匀，还采用了多层碳纤维不同方向重叠铺设的工艺。最后成型的机翼强度极好，重量也非常轻。

机翼碳纤维材料的铺设工艺很新颖

前掠翼不稳定的问题，则是直接上了能增稳的数字飞控计算机和灵敏的电传操作系统。X-29的静稳定裕度达到了负35%，这个数值在当时十分惊人，如果没有飞控计算机和电传操作系统的话，仅仅靠人是完全无法操作的。X-29也因此机动性和敏捷性大大超过了一般的战斗机。

最具创意的是鸭翼的引进。X-29其实并不是纯前掠翼，内侧有一小段是后掠翼，和外侧的前掠翼在这里形成一个凹陷，如下图红圈中，前掠翼和后掠翼沿机翼流动的气流在这里汇集，而前方鸭翼拉出的涡流正好从这里经过，把这里的乱流带走，顺便还可以给主翼增加涡升力。

X-29其实要算W型翼

随后展开的试飞表明，所有的设计目标基本上都达到了。X-29几乎解决了之前发现的前掠翼所有问题，表现出惊人的升力效率、机动性、敏捷性，最大可控迎角——注意是可控，意味在这个角度下飞机还做出各种动作，“眼镜蛇”的110度迎角是不可控的——飞到了67度。X-29还进行了大量N