惠特科姆：从鸟儿的小翅到飞机翼尖

惠特科姆是美国著名的空气动力学家，他通过三项发明为实现跨音速和超音速做出了巨大贡献。理查德·惠特科姆1921年2月出生于美国伊利诺伊州。他于1943年毕业于马萨诸塞州的伍斯特理工学院。他立即向兰利研究中心提出申请，并于1948年被提升为跨音速风洞实验室主任。

理查德·惠特科姆

惠特利·穆有敏锐的观察力。他善于利用风洞试验结果进行分析。通过对跨音速流的反复观察，他认为当飞机的飞行速度接近音速时，圆柱形机身的设计是不合理的。因为机身的横截面积加上机身和机翼连接处的局部机翼的横截面积大于没有机翼的机身的横截面积，所以流过该机身的气流将在该区域向外膨胀，从而对跨音速飞行产生很大的阻力。惠特科姆提出的解决方案也非常简单。只要带机翼的机身段根据局部机翼的横截面积向内弯曲，机身加机翼沿纵向的面积基本保持平滑一致。这样，整个身体就变成了一个“可口可乐”瓶子的形状，有两个粗端和一个凹形中间。风洞试验证明，该方法具有明显的减阻效果。区域规则的发现对顺利突破音障起到了重要作用。1951年初，美国设计了一架F-102“三角剑”战斗机。它是世界上第一个带三角形机翼的超音速拦截器。然而，由于面积规则在设计时尚未被发现，在1953年的第一次试飞中，当飞机的速度接近音速时，由于阻力急剧增加、升力急剧下降和剧烈振动，飞机变得难以驾驶。

F-102三角剑战斗机

惠特科姆的面积规则研究报告发表后，设计师立即对F-102进行了面积规则修改，将机身改为可口可乐瓶的腰部形状。1954年11月21日，改进型F-102又进行了一次试飞。飞机在10，000米的高度加速，很快通过了音障，达到了音速的12倍。这架飞机既没有振动也没有其他异常现象，因此成为世界上第一架成功使用“面积法则”的超音速战斗机。然后，飞机设计师在F-102的基础上修改了“蜂腰”，设计了F-106“三角标枪”。在1956年12月26日的试飞中，飞机在11000米的高度达到了音速的231倍。1959年12月，一架F-106也创下了当时最高时速的世界纪录，达到每小时2454公里。1964年，惠特科姆开始考虑提高机翼效率。

世界上第一架成功应用“面积法则”的超音速战斗机

经过三年的研究，他发现机翼顶面越平坦，上面的气流越顺畅，飞机阻力越低。超临界翼型可以进一步提高飞机的超音速性能，减轻机翼的结构重量。20世纪70年代后半期，几乎所有主要的跨音速飞机设计都采用了超临界机翼。1976年，他提出了小翼的概念，即在机翼的翼尖安装一个小翼，可以有效地减少诱导阻力，从而降低燃油消耗。它被大型运输机广泛使用。像爱迪生一样，惠特科姆也是一个努力工作的人。他经常日夜呆在实验室里。在最后的关键测试阶段，他只是拿了一张帆布床，住在风洞里，自己制作模型。他的同事称他为“高级钳工”。

惠特科姆自己制作了这个模型。

惠特科姆是一位极具创造力的空气动力学家。他对探索无止境的热情使他能够一生追求新的目标。惠特科姆在“面积法则”之后发现了“超临界翼型”，它可以进一步改善飞机的超音速性能，减轻机翼的结构重量。后来，他发明了“翼尖小翼”，这可以明显提高飞机的巡航效率，降低油耗。在空气动力学领域，对于许多人感到困惑的问题，惠特科姆总是可以用流行和严谨的语言来描述它的本质非常清楚。有人说惠特科姆一生都在和空气交谈，只有他能破解隐藏在空气中的秘密。后来，美国空气动力学家根据他们在惠特科姆的工作提出了超音速区域规则，可口可乐瓶形机身很快被各国的飞机设计师采用。中国的歼-8战斗机和炸弹-6轰炸机采用了这种腰形机身。

从那以后，随着一系列与超音速飞行有关的新技术的迅速发展，超音速军用飞机也迅速发展起来，就像它们插上了超音速机翼一样。1980年2月29日，惠特科姆从美国宇航局退休。