栅格翼是一种非常规的气动稳定和控制舵面,它是由外部框架和内部众多的薄格壁布置成框架形式或蜂窝形式的空间多升力面系统,最早由前苏联科学家与20世纪40年代开展了系统的理论和实验研究工作,其具有弦向压心变化小,失速舵偏角大,可以在较宽马赫数范围内调整升力线斜率等诸多优点,目前已在火箭和导弹上得到了成功地应用。

长征二号F运载火箭栅格翼(图源澎湃新闻)

目前应用最为广泛的栅格翼布局形式是栅格壁和边框成45°夹角的斜置式蜂窝栅格翼,蜂窝式栅格翼作为飞行器的控制翼面具有良好的升力特性,在提供升力的同时能够使飞行器的压心后移,增加飞行器的飞行稳定性和操控性。

导弹栅格翼(图源Aerospaceweb.org)

栅格翼最早用于弹道导弹控制。研究和实践证明,栅格翼的一个重要特征就是能够比传统平板翼更好地控制飞行器,让飞行器更不容易失速。通俗地讲,就是栅格翼可让火箭更不容易栽跟头,这也是Falcon 9火箭在降落时打开栅格翼的重要原因。栅格翼的另外一个空气动力特征就是在亚音速和超音速状态下,其波阻不高于传统平板翼,也可以说能够低于平板翼。但是在马赫数为1,即所谓跨音速状态时,其波阻却明显升高。

美国spaceX公司Falcon9火箭上的栅格舵(图源维基百科)

栅格翼作为一种新型弹翼,其在气动特性的研究以及在弹箭应用方面都不如常规弹翼那样成熟,原因在于栅格翼虽然具有以上所说的在气动特性方面的优点,但相应的在某些方面具有一定的缺点。栅格翼比平板翼阻力要大,需要通过复杂的气动设计来减小栅格翼阻力,提高升阻比,同时还存在如何求解栅格翼组合体动导数的问题,另外栅格翼的结构比较复杂,对加工工艺要求很高,结构的隐身性也相对较弱,这些都限制了栅格翼的广泛应用。