飞机外形是根据什么原理设计的？

从20世纪初开始，飞机的军用意义已广泛引起各个国家的关注。在20～30年代，飞机从双翼机到张臂式单翼机，从木结构到全金属结构，从敞开式座舱到密闭式座舱，从固定式起落架到收放式起落架，飞机外形结构和气动布局已经发生了革新性变化。二次世界大战期间，参战飞机数量猛增，性能迅速提高，军用航空显然已对战争局势具有举足轻重的影响。战后，航空科学技术迅速地发展，特别表现在飞机空气动力外形的改进上。所谓空气动力外形，就是应用空气动力学原理来设计飞机外形，使得它的升力高，阻力小，稳定性、操纵性好。比如，机身尽可能呈流线型，减少突起物，以此来减小阻力。机翼的形状和配置也相当讲究。低速飞机通常用长方形或梯形翼。当飞机飞行速度到达声速附近或超过声速以后，就要采用像燕子翅膀似的后掠机翼。超声速战斗机或轰炸机的机翼可采用三角形的平面形状。飞机的飞行速度从低速到高速发展，与机翼从直机翼到后掠翼、三角翼、边条翼这些飞机气动构形的不断地演变密切相关。可我们的力学家为了这些气动外形的演进，不知付出了多少心血。世界各国的空气动力学研究机构都投入相当大的人力、物力，致力于飞机机翼翼型的理论分析和风洞实验研究。翼型指的是机翼横切剖面形状。剖面形状是影响机翼升力的重要因素。在飞机诞生的初期，飞行的主要矛盾是如何克服飞机的重力，使飞机离地升空。实践已经表明，采用大翼面积、大弯度剖面的机翼，克服重力而升空不成问题。当飞机速度不断提高，特别是超声速飞机出现后，推动飞机前进的力与空气阻力的矛盾就更加突出了。因此，必须找到能进一步大大减小阻力的机翼形状，才能满足飞机提速后的需要。1947年便出现首架超声速飞机，“声障”很快成为了一个历史名词。随着空气动力学、结构力学和材料科学的进展，飞机飞行突破声障之后，飞行速度接着又达到声速的2～3倍，进入了超声速飞行时代。

所有通过大气层的飞行器，都要利用理论计算和风洞实验来确定它们的空气动力外形和空气动力特性。实验家努力发展从亚跨声速到高超声速速度范围配套的风洞实验设备，并利用新的观测、显示、信息处理手段，揭示新的流动现象，为飞行器设计师更快的提供更多、更精确的气动力数据。理论家根据空气动力学的原理和各种理论，努力把实验揭示出的流动现象就其最典型的简化形态概括成数学模型。主要依靠数学分析的方法，研究流动现象中各种物理量之间的关系和变化以及这种关系和变化对飞行器性能的影响，尽可能获得有利的流动，避开不利的流动。经过反反复复研究变化中的变化，关系中的关系，才能对流动的物理实质和主要矛盾作出合理的解释和预测，以便把握新的流动规律，创造出飞行器新的设计思想、设计概念和设计方法。计算家则在已建立的数学模型指引下，利用当代最先进的电子计算机，致力于发展新的算法和软件，模拟更复杂的飞行器外形和流动现象。这些复杂的流动现象，是航空航天工程应用必然遇到和必须解决的。亚声速、跨声速(指0.75～1.2倍声速范围)和超声速(指1.2～5倍声速范围)空气动力学的发展，才使得后掠翼、小展弦比细长翼和三角翼气动布局在飞机设计中成功地应用，促使了第一代超声速战斗机和旅客机的诞生。1954年问世的F102蜂腰形超声速战斗机就是其中第一代战斗机的代表。