柵格翼是一種非常規(guī)的氣動(dòng)穩(wěn)定和控制舵面,它是由外部框架和內(nèi)部眾多的薄格壁布置成框架形式或蜂窩形式的空間多升力面系統(tǒng),最早由前蘇聯(lián)科學(xué)家與20世紀(jì)40年代開(kāi)展了系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究工作,其具有弦向壓心變化小,失速舵偏角大,可以在較寬?cǎi)R赫數(shù)范圍內(nèi)調(diào)整升力線斜率等諸多優(yōu)點(diǎn),目前已在火箭和導(dǎo)彈上得到了成功地應(yīng)用。
長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭柵格翼(圖源澎湃新聞)
目前應(yīng)用最為廣泛的柵格翼布局形式是柵格壁和邊框成45°夾角的斜置式蜂窩柵格翼,蜂窩式柵格翼作為飛行器的控制翼面具有良好的升力特性,在提供升力的同時(shí)能夠使飛行器的壓心后移,增加飛行器的飛行穩(wěn)定性和操控性。
導(dǎo)彈柵格翼(圖源Aerospaceweb.org)
柵格翼最早用于彈道導(dǎo)彈控制。研究和實(shí)踐證明,柵格翼的一個(gè)重要特征就是能夠比傳統(tǒng)平板翼更好地控制飛行器,讓飛行器更不容易失速。通俗地講,就是柵格翼可讓火箭更不容易栽跟頭,這也是Falcon 9火箭在降落時(shí)打開(kāi)柵格翼的重要原因。柵格翼的另外一個(gè)空氣動(dòng)力特征就是在亞音速和超音速狀態(tài)下,其波阻不高于傳統(tǒng)平板翼,也可以說(shuō)能夠低于平板翼。但是在馬赫數(shù)為1,即所謂跨音速狀態(tài)時(shí),其波阻卻明顯升高。
美國(guó)spaceX公司Falcon9火箭上的柵格舵(圖源維基百科)
柵格翼作為一種新型彈翼,其在氣動(dòng)特性的研究以及在彈箭應(yīng)用方面都不如常規(guī)彈翼那樣成熟,原因在于柵格翼雖然具有以上所說(shuō)的在氣動(dòng)特性方面的優(yōu)點(diǎn),但相應(yīng)的在某些方面具有一定的缺點(diǎn)。柵格翼比平板翼阻力要大,需要通過(guò)復(fù)雜的氣動(dòng)設(shè)計(jì)來(lái)減小柵格翼阻力,提高升阻比,同時(shí)還存在如何求解柵格翼組合體動(dòng)導(dǎo)數(shù)的問(wèn)題,另外柵格翼的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,對(duì)加工工藝要求很高,結(jié)構(gòu)的隱身性也相對(duì)較弱,這些都限制了柵格翼的廣泛應(yīng)用。