江永泉 /

(上海飞机设计研究院，上海201210)

在《空客公司成功的机翼设计Ⅰ》中讨论了A300、A310和A300-600飞机的机翼空气动力设计。本文主要讨论A320、A330/A340、A350和A380飞机的机翼空气动力设计，然后对空中客车各民机型号的增升装置和翼尖装置进行讨论和比较。

A300、A310和A300-600飞机都采用经典操纵系统，随着数字化电子技术的出现，飞机的主操纵系统就采用电传操纵。A320飞机是最早采用电传操纵的民用飞机：

(1)所有操纵面作动系统全部电信号控制，作为飞机电传操纵概念的一部分。

(2)第一次在大型民用飞机上采用主动阵风载荷系统。

(3)采用小型高载荷传动装置，高寿命传动系统的低维修作动筒来取代外露螺旋作动筒。

(4)用U形电缆导管替代电缆导管，以改进电钢索的检修和维护性，在飞机操纵回路里保持基本防护装置来抵抗电磁干扰。

(5)在第二代结构和机翼活动面中广泛采用非金属材料。

A320飞机是空中客车工业公司在上世纪80年代末期推出的全新机种，在推出A320之前，空客公司已经有了研制A300和A310的经验，以机翼为例，A300是1969年开始设计的，遵循当时流行的“尖峰翼型”设计思想。空客主要依靠风洞试验来发展A300的机翼气动布局，到1976年底开始设计A310时，由于CFD(Computational fluid dynamics,计算流体动力学)的发展，主要依靠计算机程序设计了机翼气动布局，取得了图1的成果。由图中A310和A300机翼厚度分布的比较可以看出，相对于A300，机翼的总体特性有了很大的改善。达到这一进步，风洞试验几乎没有起什么作用。A310布局发展风洞试验主要是解决机翼和其他部件的干扰影响。

图1 A310与A300机翼设计水平的比较[1]

A320的机翼是英国负责设计的，由于A320的设计使用速度比A300、A310略低(MMo=0.82，巡航速度Ma=0.79～0.80)，机翼后掠角为25°。图2表示机翼研究范围以得到燃油和机翼重量之间的最佳权衡。当时的机翼代号为W5，是后来A320 W6机翼的先驱。

图2 机翼权衡研究[2]

由于上世纪70年代的燃油价格上涨，特别进行了对燃油价格敏感的参数研究，图3表示，直接使用成本DOC(Direct Operating Costs)和燃油随机翼展弦比AR(Aspect Ratio)的变化，所研究的航段有500 n mile(1 n mile=1852 m)和200 n mile两种。研究中假定，出于飞机操纵品质的考虑，展弦比随后掠角的变化有一极限。如果用现代增稳技术，则不再构成限制。由图3可见，25°后掠角，AR=9.5时其DOC接近最佳值(对500 n mile航段营运而言)。

注：巡航马赫数=0.78。图3 展弦比和后掠角对直接使用成本和优化设计耗油的影响[2]

在A320飞机的气动布局发展中，1976年针对优化的结果设计了W5机翼，并首次采用跨声速小扰动(TSP)理论得到设计压力分布。W5机翼的几何形状及中段翼剖面的典型压力分布见图4。根部相对厚度增加到15%，机翼内段具有非直母线构型特点。

图4 W5机翼形状和典型压力分布[2]

1977年英国的RAE(Royal Aeronautical Establishment，英国皇家航空研究中心)有了著名的VGK程序，将改进的无黏全速势方法与迭代的边界层解结合起来可给出非常精确的预计，从而大大减少了对二维翼剖面试验的需求，并可用计算机设计和迅速评价具有多种形式的压力分布。在此基础上发展了具有低阻和良好抖振性能的W6机翼的翼型。在设计基本翼型时，作了很多努力，尽量减少后加载，加大前加载，图5表示相对于W5机翼所作的更改，上翼面压力分布相似，激波更弱更后，以减小激阻和改善抖振边界。机翼最大厚度更靠后，因此大大增加机翼后梁处结构高度和襟翼厚度，在减轻结构重量的同时还使零升力矩减小，降低配平阻力和尾翼载荷。

图6给出了A320机翼的翼根、机翼后缘转折处和翼梢的剖面形状。图7为放大了的外翼翼型。较薄的前缘和较厚的后缘区显而易见。从翼根剖面也看得出比A310有更大的前加载。图8和图9给出了机翼的展向厚度分布和扭转分布。

图10给出了A320-200的高速阻力特性，以及波音737-800当CL=0.5时的阻力曲线，从图看出这两种飞机的曲线十分相似，因为这两种飞机的机翼参数极相近，说明这两种飞机设计是高水平的。

1993年，比A320更重更长的A321开始试飞。为了防止高、低速性能恶化，在襟翼区延伸了后缘并在襟翼后缘增加了一点弯度，见图11，这使其性能恢复到A320的水平。

图5 机翼W6和W5主要特点的比较[2]

图6 空客A320翼根、后缘转折和翼梢的翼型[3]

图7 空客A320外翼翼型[3]

图8 空客A320的展向厚度分布[3]

图9 空客A320的机翼扭转[3]

图10 空客A320-200和波音737-800的高速阻力特性[3]

图11 A321有双缝内襟翼的修形机翼[3]

上世纪80年代中期，当A300和A310在航线上使用时，A320已开始设计。这时，空客的战略重点放在较高能力的远程区域市场，一方面增加双发飞机的能力，以改善已经引人注目的A300-600的经济性，另一方面提高远程飞机空中客车在区域市场的竞争能力。其中波音公司用波音747和远程的波音767派生型差不多垄断了这个市场。为打破市场垄断，需要有较大和较远程的飞机加入空客家族，1987年空客提出并开始设计双发的A330和四发的A340飞机。

A330/A340的机翼是共用的——机翼结构布局、发动机位置、气动力设计和系统布置等得到最大共用。

对比A300-600，A330增加了30%的座位，与A300-600R比有相同的航程。A340-300与A330尺寸相同，但A340比A330重45 t，原因在于多两台发动机和燃油重量，使航程比A330多2000 n mile。A340-200有稍短机身，减少33个座位，多出了大约800 n mile航程，使得A340像波音747家族那样有相同的航程。

尽管A300/A340飞机的设计能力只有早期波音747的80%，其机翼面积也只有波音747的65%，但实际上它们的翼展相同。A330/A340设计采用了大展弦比，大翼展不但减小起飞阻力，也减小巡航阻力。这也是空客家族机翼至今所具有的最大后掠角，这是考虑到A330/A340具有较高的巡航速度和5000 n mile航程的需要。与原麦道MD11的35°和波音747的37.5°的机翼后掠角相比，A330/A340的机翼30°的后掠角还算是中等的。也就是空客所有机翼的特点是具有中等后掠角。下表是空客家族的机翼后掠角、展弦比和翼型相对厚度与波音747飞机、MD11飞机相应参数的比较。

表1 几种飞机的机翼四分之一弦线后掠角、展弦比和翼型厚度的比较

A310、A320、A340与波音747、MD11等飞机的机翼后掠角与翼型厚度的比较，如图12所示。

图12 几种民用飞机的机翼平均相对厚度与四分之一弦线后掠角的关系[4]

这个时期研究的翼型称为超临界翼型，如图13所示。其特点是：上表面大部分比较平坦，有利于减弱激波强度；为弥补上表面平坦引起的升力不足，下表面后部有一段向里凹进去的反弯段，使局部厚度减小，升力增加，称为“后加载”。

图13 空中客车设计的几种型号所采用的翼型压力分布曲线[4]

图13讲述了翼剖面形状发展的几个阶段。首先为VC10、“三叉戟”到A300飞机发展的先进的跨声速翼剖面，在激波前出现较大的载荷后，并体现出了后加载的概念。紧接着A310机翼翼剖面设计。使激波进一步后移，并有更大的后加载，大大提高了机翼所产生的升力。这种机翼的优越性是在给定的后掠角和相对厚度下，可获得更大的速度，或者说在给定的阻力发散马赫数下机翼可有较小的后掠角或更大的相对厚度，因为更大的目标是要储存更多的燃油。通过选择更大的翼型相对厚度，机翼重量还可相对减轻，因为在飞行中弯矩最大的机翼，其根部能采用更大的结构高度，从而可采用较小面积的机翼，减少燃油消耗，最终达到降低使用成本的目的。

A300、A310、A320和A340飞机的四种机翼的平面形状、参数特点和增升装置形式见图14。

图14 四种机翼的参数特点和增升装置形式的比较[5]

用Ma(L/D)max值来衡量机体的气动力效率，从A300起，Ma(L/D)max就比较理想，由于运用了先进技术，使得A330/A340的Ma(L/D)max比A300要大40%(见图15)，这对A330/A340飞机的远程巡航特别有利。

图15 空中客车家族机体空气动力效率比较——40%改进[5]

A330/A340飞机的Ma(L/D)max大的原因之一是在高巡航时机翼采用变弯度技术(见图16)。

注：原先的飞机的阻力极曲线如曲线ABC。A330/A340用如B1-B-B2的极曲线开创了更高效的时代。图16 机翼变弯度工作原理[5]

图16表示了变弯度的工作原理。在每一个襟翼滑轨的导轨内会发现不是一根而是两根滑轨，它们的外形截然不同。一根滑轨导向襟翼的头部，而另一根滑轨导向襟翼后面的一个点，这样，这两根滑轨就决定了襟翼的位置和偏角。襟翼开始时的运动是直接向后，襟翼的下表面仍然与机翼的下表面对准，因此，除了增大有效弦长和机翼面积之外没有任何其他影响。但继续运动导致稍有改变，增大了弯度，襟翼的头部仍处在机翼的翼型(或襟翼舱)之内。然后再运动就带来突然的变化：襟翼停止了转变但猛向下运动，偏离主机翼，以给出低阻力高升力状态。襟翼行程的最后一部分将主滑轮向下推，使头部滑轮向上，以迅速转动到高偏度，最终准备进行着陆。

从图16也可看出，原先的机翼必须按特定条件下(如B点)最佳的升阻比设计。在任何其他情况下，阻力急剧增大，使得阻力极曲线可能会沿着如A-B-C这样的曲线变化。对于A330/A340，空客公司能使机翼的弯度从起飞到着陆都在变化，因此，阻力始终都非常接近理想的最小值(曲线B1-B-B2)。变弯度至少有2%的空气动力效率增益，在颤振开始方面还有大约1%的改进。

A330/A340的翼型先进程度介于A300和A310之间。A300的翼型在当时来说是先进的，把维持上表面前部的超声速(超临界)流动的概念结合在一起，并且后部弯度可增加升力；从波阻损失来说没有带来不可接受的阻力。A310、A320和A330/A340都具有先进翼剖面，A310和A330/A340的翼型明显相似，A320翼型上表面的曲率也与它们相似，不同的是A320的翼型下表面向外凸出，翼型的这种特点主要是为了在这样小的飞机上获得足够的后梁高度。A320的后梁高度典型地与A310的相近。在如此大的A330/A340飞机上，翼剖面回到了A310的形状，然而后梁高度仍然低于A300，见图17。

图17 四种机翼翼剖面形状比较[5]

图18和图19分别表示翼根剖面和外翼剖面。基本翼型较薄，都有后加载，而机翼前部一直到翼根都较厚，可尽量增加机翼扭力盒中可贮燃油的容积。

图18 空客A340机翼根部剖面[3]

图19 空客A340机翼外侧翼型[3]

20世纪90年代产生了对大高载远航程改型的需求，为此研究了两种改型，A340-500及A340-600。两种飞机的机翼都在前梁和前缘间增加了一个插入段如图20所示。这使基本油量增加了38%，翼展也增加了3.20 m。

图20 A340-500/600机翼[3]

(1)A340-200/300飞机的参数：

机翼1/4弦线后掠角30°；

机翼展长为60.4 m；

机翼面积为350 m2。

(2)A340-500/600飞机的参数：

机翼1/4弦线后掠角为31.1°；

机翼展长为63.6 m；

机翼面积为437 m2。

A340-500/600系列飞机在A340-200/300系列飞机的基础上机翼面积增加20%，每侧机翼翼展增加1.6 m，并在此基础上增加1.61 m高的翼梢小翼。

空客A330/A340现有的基本型号如下(MTOW，maximum take-off weight，最大起飞重量)：

A330-200 MTOW=230 t

A330-300 MTOW=230 t

A340-200 MTOW=275 t

A340-300 MTOW=275 t

A340-500 MTOW=372 t

A340-600 MTOW=368 t

与早期机翼相比，A330/A340飞机燃油消耗减少且航程增加。在早期的机翼基础上，A330/A340利用先进的空气动力学以减小机翼后掠和增加机翼厚度，有助于减小结构重量和复杂性。空客机翼的基本高速设计原理是由英国国家研究院几个团队合作完成的，他们利用的黏性全位流方法对空中客车成功的机翼设计作出了很大的贡献。

空客A380(-800)有下列设计特性：最大起飞重量(MTOW)=560 t(1 235 000 lb)；最大巡航高度=43 000 ft(1 ft≈0.30 m)；机翼参考面积SW=845 m2；最大使用马赫数MMo=0.89；巡航马赫数=0.85。

全机身长度双层舱，最大载客量840人，30分钟可爬至35 000 ft高度，8到12个舱门可同时开启，使登机更便捷。

空客A380是世界上最大的客机，这一个庞然大物不但让许多民众为之赞叹，连各界设计师、工程师、建筑师都无法抗拒它的魅力，它可说是21世纪，产自欧洲的最非凡成就。它不但代表了一个全新的航空年代，同时也是世界上科技含量最高与最环保的飞机。

A380机翼采用先进的层流设计，使阻力减小10%，是客机中最省油的一种飞机，每一位乘客平均每100 km将会消耗掉3 L的油。而现今最普通的家庭轿车，同样的路程却需要8 L燃油。每15年，世上的交通数量将倍增，所以空客公司所面临的挑战就是需要创造出一架能承载更多乘客以及飞行更远的客机，同时也希望能降低噪声与碳排放。A380客机所产生的噪声只有波音747-400客机的一半，A380飞机的噪声设计要求比国际民航组织(ICAO)附件16第四章的要求低12 EPN dB。而强大的续航能力使它从伦敦直飞悉尼，这是长达15 000 km的距离。还有，它的舱内噪声很小，是世界上最安静的客舱，这才是最重要的。机身是采用最先进的轻物质——占全机身的25%为碳纤维复合材料和3%为玻璃纤维增强铝材料。后机身采用混合压力防水壁。除此之外，A380用最先进的金属材料要装，使得维修和清洁简便。另一项创新科技是以减轻重量为目的采用5 000 lb/ft2高压水力系统，这远比普通客机中的3 000 lb/ft2系统更轻盈与更有效。加强压力就等于减小水的液体容量，所需的水管与水力零件将变得更小。采用高压液压系统提高操纵效率，同时降低系统的体积和重量。其他工业生产里的创新技术也被应用于此，像镭射光焊接能减少铆钉的需求，进而增强防锈功能。空客公司信心十足地保证A380将会是航空界里拥有最新科技、最强的安全性、最低的操作费用、最简便的操作系统与最舒适服务的客机。

空客A380飞机是史无前例的环保巨人。这不仅仅得益于其高效的设计和新一代发动机的采用，也源于空客公司降低其产品对环境影响的承诺。涵盖空中客车的每一家工厂和每一件产品，空中客车是航空业率先满足严格的ISO14001环保管理标准的制造商。A380在她生命周期的每一阶段都是更环保的飞机。空中客车A380，优雅的绿色巨人。

图21、图22和图23给出了A380飞机的机翼平面形状、根部和外翼翼型。注意外翼后缘区很薄。

图21 空客A380机翼平面形状[3]

图22 空客A380翼根剖面[3]

图23 空客A380外翼剖面[3]

图24和图25给出了A380飞机机翼的展向厚度分布和扭转分布。

图24 空客A380机翼厚度的展向分布[3]

图25 空客A380机翼扭转的展向分布[3]

A350的设计不仅全面传承了A330/A340的成功设计和使用中长期积累的丰富经验，还充分吸收了A380设计中许多新理念和新技术，同时也融进了更新的设计理念和独特技术，再次演绎了空中客车工业公司不断创新的精神。

空中客车工业公司提出，A350将是一款全新的面向21世纪未来市场的250座级中型中远程客机，主要优势将体现在：(1)飞机机体重量轻、阻力小；(2)燃油效率增长超过15%；(3)乘客舒适性大幅度提高；(4)采用领先技术，使维修成本减少15%；(5)航程增加到15 170 km，生产效率提高33%，并继续保持与空客飞机家族的高度通用性。

与A330飞机相比，A350飞机的技术提升范围涉及方方面面，包括先进空气动力学设计，如阻力更低的新机翼，主动载荷缓和技术；先进结构，如由CFRP(碳纤维增强塑料)制造的中央机翼翼盒，外翼翼盒等，先进的材料如全钛合金发动机挂架等；先进工艺，如采用激光焊接的铝锂合金机身壁板等。

相比A330飞机，A350全机的空气动力布局作了全面改进，例如采用纳维尔斯托克斯密集的和快速的迭代的计算机流体动力学，对机翼空气动力学进行了一体化设计，包括先进的机翼翼型设计，机翼、襟翼导轨整流罩和翼梢小翼的一体化设计(见图26所示)和突风载荷缓和的设计，从而使机翼空气动力效率得到了优化，这里要指出的是A350飞机投入航线使用的机翼翼尖采用大后掠上翘翼尖(见图27)，同时通过安装在机翼下的大发动机短舱设计，消除了干扰阻力，以及通过仔细设计机翼——机身联接处的过渡整流罩，减小了机翼与机身之间的干扰阻力。

图26 A350飞机先进的空气动力特征

图27 A350飞机的机翼翼尖采用大后掠上翘翼尖

A350飞机还沿用了A380飞机内段机翼缝翼前缘的下垂设计，使低速阻力减小了3%；并通过新设计的飞机尾部，提高了飞机的飞行效率并全面改善了低速大迎角性能。

近年来，空中客车工业公司研制的新型客机A350的机翼也像A340飞机的机翼那样巡航时采用了变弯度技术(利用襟翼不同偏度)，图28表现了A350飞机的机翼采用变弯度给气动特性(如升阻比)带来的好处。图28(a)表示不同襟翼偏度所形成的变弯度技术。图28(b)为对应襟翼偏三个角度时极曲线优化所带来的性能改善。图28(c)为内、外襟翼自动地偏转以适应起飞和巡航构型，在巡航时偏很小角度。图28(d)为偏襟翼达到的临界载荷控制，可使飞机重量减小。

图28 A350飞机机翼变弯度和不同的襟翼偏度

A350飞机60%的主结构采用了先进材料，其中复合材料占37%，钛合金占9%，铝锂合金占23%，铝合金占11%，钢材占14%，新材料的使用使飞机的重量减少8 t。

由于后掠机翼本身的流动特点，使得翼根区和翼尖区出现三维效应，即等压线垂直于来流，这实际上削弱了机翼的后掠效应，降低了阻力发散马赫数。为了提高巡航速度，必须对翼根区和翼尖区的翼剖面设计更加重视。空客对翼根三维效应的处理方法，主要措施有二点。

图29 三叉戟2B飞机翼根反高弯度翼型

沿展向翼剖面的厚度采用非线性分布，其作用是降低干扰阻力，提高阻力发散马赫数，增加装油容积。

在研制A310时，由于当时CFD的发展，利用计算机程序设计了机翼的气动力外形，得到了如图1的成果。

由图1中A310和A300的机翼厚度沿展向分布与阻力发散边界的比较可以看出，A310根部翼型相对厚度为0.206，A300为0.138，所以，相对于A300，A310的总体特性有了很大的改善。A310的这种设计对减轻机翼重量和加大燃油容积都十分有利。图1(中)表示了阻力发散时的升力系数与Ma数的关系，厚度较大的A310机翼能产生更大的升力。阻力发散边界对民用飞机设计非常重要，因为它实际上确定了飞机的使用限制条件。

A320飞机的翼根翼型的相对厚度达到15%，机翼内段具有非直母线构型(见图4所示)。所以，从翼根控制翼型到平面形状转折处控制翼型之间的机翼采用非直母线构型，使机翼沿展向很快从大厚度翼根翼型(具有小的正弯度甚至负弯度)过渡到该机翼选定的高气动效率的基本翼型，以克服翼根小正弯度或负弯度对升力的不利影响，并使阻力也有大幅度降低。

2)翼—身连接处的整流。

注：图中数字为A310翼根整流相对A300阻力减小的百分数。图30 A310翼根整流最佳化——相对A300阻力减小[1]

A300和A310都为下单翼民用运输机，机翼下表面与机身表面成钝角，所以下翼面基本不要整流。由于上翼面后部收缩很快，而且与机身表面相交成锐角，因而在机翼上表面有范围比较大且向后延伸的后部整流。由于A310的翼根翼型厚度比A300的大，因而A310飞机的翼根采用了大整流，减阻效果也比A300的好。

常规翼尖上下翼面的压力差在翼尖周围从下翼面至上翼面诱导出一个很强的交叉涡流，也就是三维机翼翼尖附近是一个畸变的流场，在翼尖附近形成一个很强的翼尖涡。结果降低了靠近翼尖的升力，并使诱导阻力增加。

1)空客A300-600、A310、A320和A380飞机的翼尖加装涡扩散器

(1)涡扩散器的气动力原理。涡扩散器定列几点降低阻力：减少和控制交叉流，减弱翼尖涡，改进翼尖的升力分布。

独特的大后掠三角翼的涡扩散器可确保巡航时，涡扩散器上不产生激波(可以避免波阻损失)，所有飞行条件下的气流品质良好。

涡扩散器的几何尺寸保证低速区阻力降低(到第二扇形区)与巡航时相同。

如果在展弦比较大的A300-600、A310-300、A320和A380飞机的机翼翼尖加装翼梢小翼就会导致机翼根部的弯曲力矩增加，使结构重量代价增大，故在这些飞机的机翼翼尖的翼剖面最大厚度以后只安装了比翼梢小翼小得多的大后掠三角翼的涡扩散器，它主要起抑制翼梢涡的作用。

(2)涡扩散器的优点。升力线斜率明显小于一般中等展弦比的梯形翼梢小翼，而引起的机翼根部弯曲力矩较小。

高升力条件下气流分离时，有较好的失速特性。大后掠小三角翼的涡扩散器在高升力时产生逐渐增强的前缘涡，不会引起飞机操纵特性突然变化。

涡扩散器的前缘呈圆形，后缘为楔形。沿机翼弦平面有一个向后延伸的“纺锤体”，它一方面用于抑制翼梢漩涡，另一方面可用来装翼梢灯。涡扩散器与翼梢小翼相比，非设计状态有较好的减阻效果。侧风进场时，涡扩散器本身不会出现失速现象。

欧洲空中客车公司对大后掠小三角翼的涡扩散器进行了使飞机在远程巡航条件下阻力最小的优化设计，对它的弯度、扭转、梢根比、前后位置、左右撇角等参数作了各种组合试验。图31所示为装在A310-300、A320和A380飞机机翼翼尖的面积较大的具有复合后掠角的改进型涡扩散器，在给定飞行高度上它的表面摩擦阻力较小。上、下翼面前缘后掠角不同是考虑到它们所处流场的速度不同。

图31 不同飞行速度下改进型涡扩器的气流流动模型

(3) 涡扩散器在空中客车飞机上的应用。涡扩散器装在A300-600、A310、A320和A380飞机的机翼翼尖，如图32所示。而A300-600的涡扩散器如图32(a)所示，而A310、A320和A380飞机机翼翼尖上装的是如图32(b)所示的改进的具有复合后掠角的涡扩散器。

图32 装在A300-600、A310-300、A320和A380飞机上的涡扩散器形式

在A300-600飞机上，翼尖装上小三角翼的涡扩散器，在巡航飞行时可使飞机阻力降低15%，如图33所示。

(4) 涡扩散器的结构特点。图34所示为A300-600、A310、A320和A380飞机的涡扩散器的简单结构形式。

图33 A300-600飞机的涡扩散器引起的阻力降低与升力系数的关系(飞行试验结果)

图34 A300-600、A310-300、A320和A380飞机的涡扩散器简单结构形式

2)A340飞机加装翼梢小翼

A340飞机的翼梢小翼在机翼设计时就被采用了，也就是采用机翼上翼梢小翼一体化设计(实际上A340飞机是把机翼襟翼滑轨整流罩翼梢小翼作为一体化设计)如图35所示，可使升阻比有较大提高。

(1) A340-200/300飞机的翼梢小翼参数

高度1.51 m；外倾角为31°30′；梢根比近似为0.31；前缘后掠角近似为60°；高度占机翼半翼展的比例为5%；面积占机翼面积的比例为1.45%。

(2) A340-500/600飞机的翼梢小翼参数

高度为1.61 m；外倾角为31°30′；梢根比近似为0.31；前缘后掠角近似为60°；高度占机翼半翼展的比例为5%；面积占机翼面积的比例为1.25%。

图35 A340飞机的翼梢小翼侧视图及尺寸

翼梢小翼高度占机翼半翼展的比值和翼梢小翼面积占机翼面积的比值都小于统计值范围。空中客车公司这样选择翼梢小翼参数避免了付出过高的结构重量代价，当然气动上的收益也较小。

A350飞机的机翼翼尖采用大后掠上翘翼尖的目的是在高亚声速巡航时削弱梢激波提高临界马赫数，推迟失速，减小阻力。在低速时缩短起飞距离，提高爬升率，并降低油耗(如图27所示)。

A300飞机的增升装置由前缘缝翼和后缘襟翼组成。后缘襟翼包括主襟翼和后襟翼，后襟翼只能绕铰链作旋转运动。

A310飞机的增升装置由前缘缝翼和后缘襟翼组成。后缘襟翼的内侧为双缝襟翼，子翼和襟翼可作相对运动，在巡航时可收入机翼内，使外形干净。这里要指出的是，为了减小阻力，在起飞时为单缝襟翼，可提高爬升升阻比。着陆时为双缝襟翼，可降低升阻比，并提高着陆升力系数。而外侧机翼上采用单缝襟翼。A300与A310飞机的增升装置如图36所示。

图36 A300和A310飞机的增升装置

A300-600飞机的后缘襟翼在A300的后缘襟翼的基础上作了改进，去掉了后襟翼，并把A300后缘区的翼型作了更改，使其弯度更大，见图37。

图37 A300和A300-600飞机的后缘襟翼不同的比较

A300-600飞机的后缘襟翼后部增加的弯度所带来的好处是：增加了内侧机翼的载荷，增加了内侧机翼后部区的载荷，降低了诱导阻力，改进了抖动边界。

A310飞机的后缘襟翼的一套滑轨机构分内侧和外侧两种，如图38所示。

(a) A310飞机内侧襟翼

(b) A310飞机外侧襟翼图38 A310飞机襟翼运动机构[6]

A320飞机的机翼后缘采用大后退单缝富勒襟翼，直线滑轨，增升效果较高。襟翼缝隙、重叠量和偏度之间的关系如图39所示。

图39 A320的襟翼偏度、缝隙和重叠量之间的关系[6]

A320飞机采用了低阻前缘缝翼，在起飞时具有较小缝隙，着陆时具有较大升力，如图40所示。

图40 低阻缝翼最佳化[7]

A320飞机的增升装置是一个简单、高效、几乎全翼展的前缘缝翼和展向连续的后缘单缝富勒襟翼。既能在起飞时具有高的升阻比和较大升力系数，又能在着陆状态使CLmax>30。

翼吊发动机短舱的飞机要避免前缘缝翼打开时与挂架碰撞，要在挂架两侧作密封处理，这样可提高增升效果，减少升力损失。例如，像A320飞机，因发动机短舱的挂架把前缘缝翼分成两段，使最大升力系数损失(约损失ΔCL=0.2)，后来在风洞中进行改进试验研究，几乎完全避免了这种损失(如图41所示)。

A320飞机最终设计的襟翼采用富勒形式，经试验悬臂梁系统可得到较高的CLmax和较低的型阻，最后改成悬臂梁支撑系统，导轨系统如图42所示。

(a)A320前缘缝翼短舱挂架交接图

(b)前缘缝翼/挂架连接方式的改进方案图41 短舱挂架与前缘缝翼交接处密封、不密封对升力系数的影响[7]

图42 A320飞机的襟翼滑轨驱动机构(襟翼/滑轮架联接)[7]

在1989年，空中客车工业公司对增加180～200座级的短中程飞机的市场需求作出反映，并决定在现存的150座的A320飞机和220座的A310飞机之间插入A320的加长型定为A321飞机。

与A320相比，A321的机身在A320的前机身上加8个框，而在后机身加了5个框，这就增加有效商载36个座位和3个LD3集装箱。这种加长使得最大起飞和着陆重量增加13%。

A321飞机的气动力设计的主要目的是确定与A320有相同的起飞着陆性能和巡航性能。对于在A320上改成A321，要求引起的修改变化要最小。于是，修改放在机翼后梁以后的后缘襟翼上。也就是把A320飞机的机翼后缘向后延伸，而机翼翼尖弦长保持不变，如图11所示。这样，机翼面积大约增加2.5%，把单缝富勒襟翼改为双缝襟翼，但发动机位置的后缘还是单缝富勒襟翼(为了避免喷流打襟翼)。A321飞机的起落性能与A320飞机相比较，对升力来说，由于重量增加13%，则需要相同量级的使用升力。而后机身又增加了5个框，使得在起飞和着陆拉平时可允许的地面最大旋转角大约减小2°，如图43所示。

图43 对加长型飞机的升力要求[8]

概括所有要求的升力能力，由于减小了2°迎角，故要求增加大于13%的升力。

特别是可用攻角减小，就要求大幅增加在常值迎角下的升力系数(CL0)，这通过增加翼型弯度效率即通过后缘襟翼进一步偏转通常是能实现的。但是，对于A320飞机的单缝富勒襟翼来说不能解决实际问题。因为着陆时偏度超过40°将在襟翼上引起气流分离并使升力受到损失。如把单缝富勒襟翼改为双缝襟翼，就允许襟翼有较大偏度而在襟翼表面上也不会发生气流分离。

把单缝富勒襟翼改为双缝襟翼其要求是使结构更改最小。特别是要保持原A320飞机的滑轨支架和作动筒系统。不过，A320的襟翼后部的剖面高度较厚，为改成双缝襟翼带来了方便。

图44为由A320飞机的单缝富勒襟翼改为A321飞机的双缝襟翼的详图。A321飞机的双缝襟翼分为主襟翼和后襟翼，研究过后襟翼与襟翼总长度之比及舱的长度对型阻、升力效率和失速敏感性影响，其中包括有黏性的压力分布计算，首先指出后襟翼弦长占襟翼总弦长的40%。舱的长度应该尽可能的大，但与后襟翼的效率相比，舱的长度的影响还是较小的。所以，包括考虑舱的刚度，最后选定舱的长度占襟翼总长度的10%。

图44 A320和A321飞机的襟翼的剖面比较[8]

从气动力观点来看，A320飞机的后缘增升装置的展向布置给出了一种最佳设计，因为襟翼在展向没有分段，并且在整个偏度范围内，内、外襟翼紧靠在一起，这就保证了升力的连续分布而对尾流及涡的影响只付出较小的代价。由于副翼下偏使展向升力分布得到进一步改善。

开始设计时要求双缝襟翼沿翼展也要连续而不分段，实际上，由于结构限制，连续性的想法必须要改变。内侧双缝襟翼只是部分的，为避免发动机喷流的影响，在发动机位置仍然保持单缝富勒襟翼。由于制造上的困难，外侧后襟翼的翼展变得短些。最后，内侧双缝襟翼只限制在机身和1号滑轨之间，而外侧双缝襟翼限制在机翼后缘转折点与3号滑轨之间。A321飞机的双缝襟翼的平面图见图45。

图45 A321飞机的机翼平面形状[8]

A321飞机的主襟翼是由滑轨导引滑轮架支撑并由旋转驱动系统作动的。新的后襟翼是由四个铰链连杆支撑，这直接由驱动支杆作动，如图46所示。这个支杆与主襟翼滑轮架和后襟翼连杆支架共为耦合运动。主襟翼的最大偏度为36°，而后襟翼最大偏度为60°。

对整个构型满足气动力要求可用缝隙、重叠量和主襟翼/后襟翼偏度来衡量的运动设计如图47所示。

图46 A321飞机的主襟翼/后襟翼支架[8]

图47 缝隙重叠量和主襟翼/后襟主偏度之间关系[8]

A330/A340机翼上的增升装置是从A320的发展来的，有前缘缝翼和后缘单缝富勒襟翼，起飞和着陆时内副翼下垂起到襟翼作用，又称襟副翼。机械和热空气系统的设计发展在A320的基础上作了改进，发展了A320的襟翼驱动系统，其先进性是重新布置了驱动连杆，特别是附加在后滑轨上的连杆，提供了一个强而便宜又易于维护的系统，这个运动要求仍是由气动力专家提供的。

在A320的基础上进一步变化的是内侧机翼上的前缘缝翼驱动，A320的导轨和齿杆是组合在一起的，A300和A310的滑轨和传动装置分成单独支架和驱动装置，对简单安装是特别合适的，虽然好处很多，但导轨的精加工是相当昂贵的。A330/A340内侧机翼是又大又简单，并进一步提供了更大空间，可直截了当地用于手柄机械操作旋转作动筒，有类似A310的概念，厚的内侧机翼的安装低于支架滑轨的作动筒传动装置，为滚轮组装提供了方便。A330/A340的滑轨——滑轮机构如图48所示。

图48 A340飞机襟翼采用独特的滑轨/支杆式运动形式[9]

机翼上的襟翼滑轨整流罩对机翼的干扰也应重视。

图49示出了A300和A310的襟翼滑轨整流罩对阻力和升力的影响。

图49 襟翼滑轨整流罩的干扰影响

图49(a)为A300的襟翼滑轨整流罩对阻力的影响，与图49(b)的A310的(3)对阻力影响趋向相同。整流罩(1)是A300的整流罩用到A310上，整流罩(2)加大了高度，减小了长度和厚度，整流罩(3)将后端延长。整流罩(2)的阻力特征最不好，其阻力随CL加大而迅速增加。整流罩(3)的阻力特性最好，当CL0.4以后阻力迅速下降，当CL>0.46以后，阻力减小。从对升力的影响看也是整流罩(2)最不好，见图49(c)，减小机翼的升力。整流罩(3)最好，有增升作用，整流罩(3)的长度延长到机翼后缘以后，外形收缩缓和，所以，关键取决于整流罩在接近机翼后缘的延伸和形状。在大升力系数时，机翼后部流动情况恶化，整流罩(3)能减小激波强度和减轻气流分离。三种整流罩的影响主要是使机翼下表面的压力分布发生变化，在巡航条件下，升力系数较大，不同整流罩对机翼的激波强度也产生不同的影响。

A300的襟翼滑轨整流罩虽然“展开”时非常大，但在巡航时其阻力约为CD=0.000 7，等于面积相同的平板浸湿表面阻力，只占巡航阻力的4%。

A320和A330/A340也都是用与A300和A310相似的整流罩外形，它们对升阻特性的影响这里就不一一赘述。

在详细讨论设计机翼时要给每一个部件以公道评价是不可能的。

尽管空中客车由英国宇航公司承担的机翼全部设计工作分散在英国国内的几个地方。空中客车成功的机翼设计不能用小贡献来度量，空中客车家族的确把前面“成功的机翼”的经验转入后面要设计的机翼，这种成就不论是谁的贡献都应感到自豪。