【简介：】图注:F-102
所谓“蜂腰”结构设计，是歼-10等超声速战斗机为了提高跨声速和超声速性能而采取的一种特殊的气动外形设计。因飞机的机身不再是像传统飞机那样采用前后一样宽的圆
图注:F-102
所谓“蜂腰”结构设计，是歼-10等超声速战斗机为了提高跨声速和超声速性能而采取的一种特殊的气动外形设计。因飞机的机身不再是像传统飞机那样采用前后一样宽的圆柱形机身，而是在机身中段连接机翼的部分有一个明显的收腰设计，就像是蜂腰一样缩进去而得名。
蜂腰设计的原理，是基于空气动力学的一个重要的理论发现“跨声速面积律”而产生的。跨声速面积律的最早发现者，是美国著名空气动力学家惠特科姆。
20世纪50年代初，美国空军的战斗机已经实现了喷气式化，F-86等战斗机的速度突破螺旋桨飞机的极限，创造出一个又一个速度飞行记录，此时研制战斗机所遇到的下一个难关就是如何进一步提升飞行速度，突破音障。当时美国的航空科研人员们普遍认为，要突破音障，需要采取的两个办法，一是进一步增加战斗机的后掠角，二是进一步提高涡轮喷气式发动机的推力。然而他们很快发现，飞机在音障附近飞行时，遇到的气动阻力会显著增加，是高亚声速时气阻的好几倍。虽然将F-86这样的高亚声速战斗机的后掠角从35度增加到45度，但其最大速度仅略有增加，不足以突破音障，而采用了更大推力J57型发动机的F-100战斗机，其平飞最大速度也不过1.03马赫，虽然堪堪突破声速，但一方面这种状态难以长时间保持，另一方面，航空界的观点认为如果飞机的速度不能超过1.2马赫，那么只能算是跨声速区间飞行。一时间，可以说美国航空界为战斗机超声速问题忙得焦头烂额。
就在这个时候，惠特科姆的头脑中却灵光乍现，冒出了一个天才般的想法。1951年，在一次气动力学术研讨会上，当时的美国航空学会首席空气动力学家阿道夫.布泽曼博士（布泽曼是当时世界著名的空气动力学家，是发现后掠翼可以有效降低飞行阻力提高飞行速度的第一人）一篇阐述跨声速气流基本特性及相关问题的论文给当时也在苦苦思考超声速问题的惠特科姆以很大启发，惠特科姆根据布泽曼的理论进一步研究、计算和思考，他认为，飞机之所以在突破音障时遇到阻力，就是因为飞机前方的来流量很大，就像是马路上奔腾而来的滚滚车流，挡住了飞机的去路，要想使飞机实现超声速飞行，就必须让从飞机正前方快速流过的高速空气流有一个去处，有一个宣泄的途径。惠特科姆在多年后回忆道：“当时我的脑子里出现了一个像可乐瓶的形状，第二天，我就得出了这条经验法则：即飞机的跨声速阻力是整架飞机截面纵向展开的函数。”
这条规律，就是后来为人们所熟知的，大名鼎鼎的“跨声速面积律”法则，听起来它的描述相当专业，但简单解释的话，就是说飞机的阻力大小，与飞机正向的迎风截面积大小直接相关，飞机的迎风截面积越小，阻力就越小。布泽曼博士很快便意识到了惠特科姆的“跨声速面积律”理论将对飞机突破声速限制产生重大的影响，他称赞惠特科姆道：“他捧出了一个光芒四射的思想。”
根据惠特科姆的理论所制造出的飞机样机很快便被制造出来，它们就是F-102和F-105战斗机。它们都毫无例外的采用了跨声速面积律的蜂腰设计，虽然后掠角没有明显增大，发动机推力也没有增加，但由于跨声速阻力的显著降低，F-102轻松突破了F-100所无法逾越的跨声速区域，其最大平飞速度达到了1.25马赫，成为名副其实的超声速战斗机。随后，世界上其他国家的一大批新机型也纷纷效法，可以毫不夸张地说，惠特科姆凭借一己之力，将战斗机带入了超声速时代。
