翼面負載

翼載（Wing loading）是飛機重量與機翼參考面積的比值。^[1]其中飛機的重量多選擇正常起飛重量。而機翼的面積則選擇包含部分機身的機翼參考面積。翼載是決定飛機機動性能、爬升性能和起降性能的關鍵參數。^[2]也是設計一架固定翼飛機時，最開始需要確定的參數之一。一般來說較小的翼載有利於提高機動性，而較大的翼載則有利於高速飛行和降低阻力。

技術概說

F-104戰鬥機，為了追求高速而採取大翼載的例子

DG800滑翔機，為了追求滑翔性能而採取小翼載的例子

從升力公式：

${\displaystyle mg={\frac {1}{2}}\rho SC_{L}V^{2}}$ ----（1）

可以推導出翼載的公式：

${\displaystyle {\frac {m}{S}}={\frac {\rho C_{L}V^{2}}{2g}}}$ ---- （2）

並可以推導出飛機速度的公式：

${\displaystyle V={\sqrt[{}]{\frac {2mg}{\rho SC_{L}}}}}$ ---- （3）

其中：${\displaystyle {\begin{smallmatrix}C_{L}\end{smallmatrix}}}$為升力係數，${\displaystyle S}$為機翼面積，${\displaystyle m}$為飛機的重量，${\displaystyle \rho }$為空氣密度，${\displaystyle V}$為飛行速度，而${\displaystyle g}$為重力加速度。

對於飛行速度的影響

從式（3）可以看出，當大氣環境和飛機的升力係數一定時，飛行速度和翼載的大小是正相關的。因此較大翼載的飛機更適合高速的飛行。另一個不容易注意到的關係是，高翼載意味着更低的機翼面積。因為機翼導致的誘導阻力更低了，這樣就可以用較小推力的發動機實現高速飛行。^[1]

但飛機起飛和降落的時候不希望過快的飛行速度，因此低翼載更有利於獲得較低的起降速度。^[2]對於那些需要依靠高翼載來獲得高速飛行能力的飛行器來說，各種增升裝置是他們降低起降速度的主要選擇。襟翼、前緣縫翼等翼面上的增升裝置可以增大機翼面積來改變翼載，或者增加升力係數，使高翼載飛機在起降時具有更有利的氣動性能。變後掠翼也是一個解決方法，因為它除了改變後掠角以外也改變了機翼面積，使飛機在低速飛行時有更低的翼載。這對於F-14這樣的艦載戰鬥機尤其有用。^[3]但這樣的方式也不是可以無限制使用的，畢竟增加各種增升裝置意味着起飛重量的上升，也就意味着翼載的上升。若在設計時把握不好，容易陷入惡性循環。^[2]

對於滑翔機，由於沒有動力，若想獲得較快的飛行速度唯有增加重量來提高翼載。而高翼載的滑翔機在遇到上升氣流時爬升率又不好。故此很多滑翔機里都裝有壓載水艙或壓載沙包。在巡航時可以通過壓載物來獲得高速。若需要吃上升氣流爬升或者降落時則可以拋掉一些壓載物來降低翼載，從而獲得較好的爬升率或較低的降落速度。

對於機動性的影響

根據牛頓第二定律，可以知道飛機的法向加速度${\displaystyle \alpha }$與翼載${\displaystyle {\frac {m}{S}}}$之間的關係為：

${\displaystyle \alpha ={\frac {\rho C_{L}V^{2}}{2{\frac {m}{S}}}}-g}$

毫無疑問，在起飛重量相同的情況下，低翼載的飛機比高翼載的飛機在爬升速度上更有優勢。因為低翼載的飛機在爬升時需要提供的升力更少。^[2] 而升力相同的時候，低翼載的飛機也更容易獲得較大的法向加速度。因此，低翼載飛機的轉彎半徑也更小。

但如前節所述，低翼載不利於高速飛行。那些機動性優秀的低翼載飛行器，可以通過操縱飛機降低迎角從而降低升力係數的方式來獲得較高的飛行速度。但因為低翼載而增加的誘導阻力可不會因此而降低（甚至可能因此增加！）。對此唯一的解決之道只有粗暴的增加發動機推力來克服阻力了。如果飛行器的翼載因為一些原因需要設計得很高，也可以通過增大可用升力係數的方式來獲得較強的機動性。^[4]

對安全性的影響

從公式（2）中很容易看出更低的翼載意味着更低的失速速度，顯然飛行安全性有好處。但相應的，低翼載也意味着飛行器的抗風性差。對於滑翔機，低翼載意味着飛機不容易穿透惡劣的氣流。這點對飛行安全很不利。低翼載的飛行器也很容易受到陣風的擾動，同樣因為他只需要較小的力量就可以獲得很大的法向加速度。對於轟炸機來說，較高的翼載意味着在投彈的時候不容易被氣流干擾而影響投彈精度，同時也可以更經濟的獲得突破防禦的速度。客機同樣要仰賴高翼載帶來飛行時的舒適性和穿越惡劣氣流時的安全性--雖然降落時就得依靠布滿機翼的複雜增升裝置來降低速度了。

對後期改造的影響

F-18F比F-18D負載能力大了很多。但為了保持相似的翼載，只能將機身放大30%，幾乎相當於重新設計。

翼載是飛機設計之初就要確定的參數之一，與之相關的機翼面積也會在完成設計後確定下來。但在飛機的使用過程中，難免會有各種改型來增加飛機的負載、增加各種電子設備等。這樣會增加飛機的重量，進而增加翼載。翼載增加到一定程度後，飛行性能都會大受影響。此時唯一的選擇就是重新設計機翼，但這也會連帶到重新設計尾翼配平和機身，^[1]工作量和消耗的成本有時不亞於重新設計一架飛機。故此在一些時候，為改型留出一些翼載的餘量也是有必要的。

單位

翼載的單位使用很混亂。大多數情況下使用kg/m²或lb/ft²（美國）。但也有使用N/m²的。對於航空模型一類的微小航空器，多使用g/dm²。

典型翼載範圍

飛行器名稱	BUZZ[5]	ASK 21	塞斯納152	A6M2	DC-3	F-102	B-17	B-36	EF2000	F-104	A380	波音747	MD-11
翼載（kg/m^2）	3.9	33	51	107.89	123	172	190	272	312	514	663	740	844
飛行器類型	滑翔傘	滑翔機	輕型飛機	艦上戰鬥機	客機	戰鬥機	轟炸機	轟炸機	戰鬥機	戰鬥機	客機	客機	客機
飛行速度（km/h）	50	280	198	533.4	333	1304	293	672	2124	2137	1020	918	945

參考

1. 《飛機總體設計》 顧誦芬 著 北京航空航天大學出版社 2001年 ISBN 7810129171
2. 《航空名詞淺釋》-國際航空編輯部 1976年
3. Spick, Mike. Jet Fighter Performance-Korea to Vietnam. 1986. Osceola, Wisconsin. Motorbooks International. ISBN 0-7110-1582-1
4. 如何了解戰鬥機的機動性 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 空軍之翼 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
5. Ozone Buzz Z3. [2013-07-16]. （原始內容存檔於2013-09-15）.

外部連結

• Stalling Speed, Wing Loading, and Maximum Lift Coefficient （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - NASA （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）