面积率是指飞机在跨音速或超音速飞行时,零
升力激波阻力(简称
波阻)与飞行器
横截面积之间的关系。根据这种关系,人们就有可能通过改变机体
截面积降低波阻,从而提高飞机的飞行性能。因此,面积率在跨音速和
超音速飞机的设计中得到了广泛的应用。
跨音速面积率是美国科学家惠特科姆于1952年首次提出来的。他指出:飞行器的飞行速度接近1倍音速时,零
升力波阻是飞行器
横截面积分布的函数,而且近似等于具有相同横截面积分布的旋成体的零升力波阻。因此可根据最小波阻旋成体的截面积分布来调整飞行器的横截面积,以减小波阻。具体的应用是缩小
机翼、
尾翼与机身连接区的机身横截面积,做成向内凹的形状,俗称“蜂腰”形机身。跨音速面积率的发现对飞机顺利
突破音障起到了重要作用。
在跨音速面积率的基础上,美国空气动力学家琼斯于1953年提出了超音速面积率。与跨音速面积率相比,决定
超音速飞行的飞行器零
升力波阻的截面积不是飞行器的
横截面积,而是在给定
飞行马赫数下通过机身
纵轴上某点的后
马赫锥的切平面(亦称马赫平面)所切割的飞行器截面积。由于面积率能大幅度减小跨音速波阻,因而后来在许多高
亚音速和超音速作战飞机上获得广泛应用。
实际上当Ma=1时,
马赫锥就退化为与
纵轴相垂直的
截平面,其切平面所切割的就是飞行器
截面积。所以跨音速
面积律是超音速面积律在Ma=1时 后马赫锥退化为与纵轴相垂直的截平面(正激波面)的特例,跨音速面积律可看作超音速面积律简化后的面积律。跨音速面积律的计算复杂度较超音速面积律大为简化,跨音速面积律的运用较容易从外形上直观判断。