提到戰機的“蜂腰設計”則不得不提惠特科姆，惠特科姆正彼時在主持美國跨音速風洞實驗。此時正在設計F-102戰機遇到的一個最大的困難是當戰機速度接近音速時，由於機身遇到的阻力過大，結果造成機身劇烈的震動，飛機難以控制，十分危險。經過反覆的研究惠特科姆認為要想改變這一狀況就必須對機身進行“蜂腰設計”。這一設計思路此後被實驗證明是十分有效的，隨即在F-102基礎上改進的F-106飛出了1959年2454公里/小時的飛行記錄。

隨即“蜂腰設計”被廣泛用於超音速戰機的設計上，各國紛紛進入了超音速戰機時代，所以我們看到此後的都採用了蜂腰機身的設計。我們的殲-10自然也不例外。至於原理和好處主要還是要從接近音速這個零界狀態說起，在戰機即將突破音速時，戰機自身的速度不斷提高，開始擠壓前方的空氣，當接近音速時，這時前方被擠壓的空氣就會變成巨大的阻力（波阻），此時傳統設計的戰機機身呈圓柱形的柱狀形態，此時如果機身中部截面面積變小（蜂腰狀），那麼機身所面臨的壓力波就得到釋放和緩解，這樣大大有利於戰機突破音速。

中國殲-10在設計時同樣使用了“蜂腰”理論，對於殲-10這樣的三代機而言，必須是超音速的戰機，所蜂腰理論還是十分重要的，當然在美帝的四代機F-35我們看到，並沒有使用蜂腰理論，主要是其機身臃腫，無法瘦身。憑藉著其強大的發動機，強行靠動力把戰機推到超音速。

圖注:F-102

所謂“蜂腰”結構設計，是殲-10等超聲速戰鬥機為了提高跨聲速和超聲速效能而採取的一種特殊的氣動外形設計。因飛機的機身不再是像傳統飛機那樣採用前後一樣寬的圓柱形機身，而是在機身中段連線機翼的部分有一個明顯的收腰設計，就像是蜂腰一樣縮排去而得名。

蜂腰設計的原理，是基於空氣動力學的一個重要的理論發現“跨聲速面積律”而產生的。跨聲速面積律的最早發現者，是美國著名空氣動力學家惠特科姆。

20世紀50年代初，美國空軍的戰鬥機已經實現了噴氣式化，F-86等戰鬥機的速度突破螺旋槳飛機的極限，創造出一個又一個速度飛行記錄，此時研製戰鬥機所遇到的下一個難關就是如何進一步提升飛行速度，突破音障。當時美國的航空科研人員們普遍認為，要突破音障，需要採取的兩個辦法，一是進一步增加戰鬥機的後掠角，二是進一步提高渦輪噴氣式發動機的推力。然而他們很快發現，飛機在音障附近飛行時，遇到的氣動阻力會顯著增加，是高亞聲速時氣阻的好幾倍。雖然將F-86這樣的高亞聲速戰鬥機的後掠角從35度增加到45度，但其最大速度僅略有增加，不足以突破音障，而採用了更大推力J57型發動機的F-100戰鬥機，其平飛最大速度也不過1.03馬赫，雖然堪堪突破聲速，但一方面這種狀態難以長時間保持，另一方面，航空界的觀點認為如果飛機的速度不能超過1.2馬赫，那麼只能算是跨聲速區間飛行。一時間，可以說美國航空界為戰鬥機超聲速問題忙得焦頭爛額。

就在這個時候，惠特科姆的頭腦中卻靈光乍現，冒出了一個天才般的想法。1951年，在一次氣動力學術研討會上，當時的美國航空學會首席空氣動力學家阿道夫.布澤曼博士（布澤曼是當時世界著名的空氣動力學家，是發現後掠翼可以有效降低飛行阻力提高飛行速度的第一人）一篇闡述跨聲速氣流基本特性及相關問題的論文給當時也在苦苦思考超聲速問題的惠特科姆以很大啟發，惠特科姆根據布澤曼的理論進一步研究、計算和思考，他認為，飛機之所以在突破音障時遇到阻力，就是因為飛機前方的來流量很大，就像是馬路上奔騰而來的滾滾車流，擋住了飛機的去路，要想使飛機實現超聲速飛行，就必須讓從飛機正前方快速流過的高速空氣流有一個去處，有一個宣洩的途徑。惠特科姆在多年後回憶道：“當時我的腦子裡出現了一個像可樂瓶的形狀，第二天，我就得出了這條經驗法則：即飛機的跨聲速阻力是整架飛機截面縱向展開的函式。”

這條規律，就是後來為人們所熟知的，大名鼎鼎的“跨聲速面積律”法則，聽起來它的描述相當專業，但簡單解釋的話，就是說飛機的阻力大小，與飛機正向的迎風截面積大小直接相關，飛機的迎風截面積越小，阻力就越小。布澤曼博士很快便意識到了惠特科姆的“跨聲速面積律”理論將對飛機突破聲速限制產生重大的影響，他稱讚惠特科姆道：“他捧出了一個光芒四射的思想。”

根據惠特科姆的理論所製造出的飛機樣機很快便被製造出來，它們就是F-102和F-105戰鬥機。它們都毫無例外的採用了跨聲速面積律的蜂腰設計，雖然後掠角沒有明顯增大，發動機推力也沒有增加，但由於跨聲速阻力的顯著降低，F-102輕鬆突破了F-100所無法逾越的跨聲速區域，其最大平飛速度達到了1.25馬赫，成為名副其實的超聲速戰鬥機。隨後，世界上其他國家的一大批新機型也紛紛效法，可以毫不誇張地說，惠特科姆憑藉一己之力，將戰鬥機帶入了超聲速時代。

主要是為減阻，面積率修型，有利於超音速飛行。

飛機是在大氣層內飛行的，空氣對飛機既產生升力也有阻力，在0.8倍音速以下的亞音速飛行時，飛機前方空氣形成壓力波是跑在飛機前面的，相當於是推開飛機前方的空氣。

但是在音速飛行時，飛機前方的壓力波跟不上飛機的速度，就和飛機前方的空氣疊加在一起，形成了一堵“牆”，空氣阻力急劇增加，是飛機亞音速飛行時的三倍，這就是所謂的“音障”。

但是隨著飛機速度的提高，在1.2倍音速以上時，飛機就跑到壓力波的前面去了，超音速飛行的阻力增加速率，反而是隨著速度的增加而下降，速度增加一倍，阻力只曾加30%-50%。圖注：飛機波組係數各速度之間的示意圖。

說白了就是，隨著飛機速度的增加，飛機對前方空氣壓縮形成的壓力波不斷被壓緊，在音速的時候被壓在一起，阻力急劇增加，但超過音速的時候，飛機又把壓力波甩在身後，阻力反而減小。

所以飛機想超音速飛行，對減小“波阻”至關重要，而飛機減阻對飛機氣動佈局設計的要求很高，尤其是對超音速翼型與面積率修行的“蜂腰”設計。

現代超音速戰鬥機的氣動外形設計，根據跨音速飛行的阻力特點，需要採取很多的……嗯？怎麼說呢？設計吧！

首先第一條就是採用了跨音速面積率，既安裝機翼部位的機身截面適當縮小，形成“蜂腰”機身，其次還有機頭削尖、增加長細比、採用三角翼、薄機翼等等（詳細的就太複雜了，這裡就不講了）

而目前來說，尖機頭、蜂腰機身、三角翼已成為飛機發展的典型佈局了。

為了解釋這個問題，就要引入航空工程領域的一個概念——面積律。

如果我們將任何一個飛機從頭到尾，進行橫向切割，每個切割面的面積作為Y軸座標值，而各個截面相對於機頭的距離為X軸，這樣進行繪製出一個橫截面面積-機體座標之間的函式曲線圖（下圖）。

由於各個橫截面的面積是機翼截面和機身截面之後，一般情況之下，對於常規飛機而言，在機翼和機身交匯處的截面積就會比較大（上圖左側）。根據空氣動力學的風洞試驗和計算流體力學CFD的模擬氣動計算表明，如果面積曲線變化在中部比較凸起的話，這架飛機在進行超音速或者跨音速飛行時，就會面臨較高的空氣阻力。

針對這種問題，工程界也提供了一種有效的改進方法，這就是題目所說的“蜂腰”機身設計。也就是說，在機翼和機身交匯的部分，將機身進行收縮處理，這樣就可以有效降低機身的截面積，從而和機翼截面積累加之後，整個飛機的截面積曲線變化的就非常的流線化，這也就是行業內經常說的面積律修型（下圖）。

經過這樣的處理，這種飛機在飛行過程中，尤其是跨音速飛行或者超音速飛行，激波阻力就會比較小，從而能夠獲得更好的飛行效能。

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