摘要：航空是一个充满精确性和对称性的领域，这主要由空气动力学决定。大多数飞机都刻意设计成沿中心线对称：等长的机翼、平衡的重量以及镜像的机身特征。但偶尔，设计师也会选择或最终采用不对称设计：零件尺寸不等、部件偏移、浮筒或吊舱不匹配。本文探讨了一些著名的不对称飞机设计案

航空是一个充满精确性和对称性的领域，这主要由空气动力学决定。大多数飞机都刻意设计成沿中心线对称：等长的机翼、平衡的重量以及镜像的机身特征。但偶尔，设计师也会选择或最终采用不对称设计：零件尺寸不等、部件偏移、浮筒或吊舱不匹配。本文探讨了一些著名的不对称飞机设计案例，特别关注 最近在网上备受关注的C-17环球霸王III的不对称设计，并回顾了历史上和现代的实验设计、量产飞机、民用飞机实例，最后探讨了不对称有时合理的物理原理。

在我们的文章中，我们将研究各种不对称飞机：从 二战实验模型到现代原型，从军事成功案例到从未飞行的设计，以及物理学教给我们哪些关于不对称何时有效的课程。

乔恩·特茨拉夫 | Shutterstock

2025年9月，战区（TWZ）发表了一篇文章，指出波音C-17“环球霸王III”运输机存在一种异常的不对称结构。这种不对称性体现在机身下方容纳主起落架的浮筒（整流罩）上：右侧浮筒由于容纳辅助部件而比左侧浮筒向前更长。由于飞机尺寸较大且在地面上的位置特殊，普通观察者通常不会注意到这一点，但从某些角度来看，这一点显而易见，一旦看到，就再也无法忽视！该文章探讨了这种不对称现象存在的原因，以及浮筒内部究竟是什么导致了这种不对称。

TWZ 解释说，C-17 的辅助动力装置 (APU) 安装在右侧浮筒的前部。无论主发动机是什么，APU 都需要为电力、液压、环境控制/空调以及除冰/防冰等系统供电。右侧浮筒还装有冲压空气涡轮 (RAT) 延伸装置，可在主电源故障时展开，为关键的飞行控制装置提供液压动力。因此，右侧浮筒的形状和长度与左侧不同。

文章还指出，长度差异非常显著，在某些光线和视角下，尤其是从下方和侧面观察，甚至清晰可见。尽管如此，该飞机的结构设计弥补了这一缺陷：重量分配、结构加固和气动配平均到位，以确保飞行稳定。得益于精心的设计以及飞机的庞大尺寸和充足的冗余，这种不对称性并未显著降低性能或操控性。社交媒体上的观察者也帮助人们更广泛地关注了浮筒差异。

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航空领域的非对称布局并非新鲜事物。在20世纪30年代和二战期间，设计师们尝试了非常规的布局来解决可见性、武器安装或发动机位置等问题。德国布洛姆-福斯公司因追求此类理念而闻名。例如，布洛姆-福斯BV 141飞机将其发动机短舱向左偏移，并在右舷安装了一个玻璃观察吊舱，后来甚至引入了非对称尾翼以扩大炮手的射程。尽管外观非同寻常，但飞行测试显示出良好的稳定性和性能，尽管德国空军更倾向于使用更传统的福克-沃尔夫Fw 189进行侦察。

布洛姆和福斯的其他项目进一步推动了不对称设计。喷气式飞机P.178将其单台Jumo 004B涡轮喷气发动机置于右舷机翼下方，从而形成推力不对称；而P.194、P.204和BV 237则探索了混合推进或不寻常的偏置发动机布局。尽管这些飞机从未超越原型机或图纸阶段，但它们展现了德国工程师在探索不对称设计以平衡新技术和作战需求方面的深度。这些实验也凸显了关键挑战，包括管理偏航控制、配平和气动阻力，同时确保结构平衡和足够的性能。

不对称的先驱

但并非所有战时不对称设计都局限于布洛姆和福斯的项目。亨克尔He 111飞机采用“无级式座舱”，其玻璃窗偏移，使飞行员拥有更好的前方视野，而领航员则略微偏向右舷。英国的布里斯托尔“布伦海姆”飞机在后续型号中也采用了类似的偏移机头布局。与此同时，瑞典的萨博18轰炸机和侦察机也展示了一种略微不对称的座舱盖设计，飞行员和领航员坐在偏移座舱盖下方。与布洛姆和福斯的实验性项目不同，这些飞机最终投入生产并服役，证明了如果精心设计，不对称设计在作战设计中既实用又有效。

二战后，许多实验性设计湮没于历史长河，但一些具体的实验项目和个人设计师再次接受了挑战。凭借更先进的材料、更强大的发动机以及对空气动力学的更深入理解，现代非对称设计得以以全新的方式突破极限。本节将探讨一些现代案例，并探讨它们对工程师们的启示。

一个突出的现代例子是伯特·鲁坦的“回旋镖”（鲁坦202型），于1996年首飞。这是一款双引擎轻型飞机，发动机采用非对称安装，机翼跨度/后掠角不同等设计，以便在一台发动机发生故障时，控制问题得到缓解。与更传统的双引擎飞机相比，“回旋镖”的设计初衷是提高发动机故障时的安全性。除了那架原型机之外，它已停产，但仍是一个经常被引用的例子。

其他实验：美国宇航局的AD-1（也是由鲁坦设计的）斜翼测试飞机（于1979-1982年间试飞）拥有“斜翼”，这意味着一侧机翼（一侧）向前掠，另一侧机翼向后掠。虽然这是一种不对称（平面形状不对称），但该飞机可以旋转机翼后掠角；这提供了关于不对称升力和阻力分布如何影响稳定性的真实数据。在研究或发动机试验台上，也有一些案例是将部件（进气口、排气口等）偏置，以测试气流、噪音或结构载荷。

鲁坦的另一架飞机，ARES（敏捷响应有效支援）于1990年制造，是一架独特的非对称军用测试飞机，其机头右侧装有一门航炮，而发动机进气口则位于左侧。这种非对称布局抵消了25毫米机炮的后坐力，并防止发动机废气被吸入进气口。

二战后的实验设计

这些实验设计通常较为小众或单一。它们通常成本更高、结构更复杂，不适合大规模生产，控制难度更大，性能优势仅在特定条件下显现，或仅用于科学/空气动力学研究。

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一些具有非对称特征的飞机并非仅仅是实验机型或原型机，而是已经投入生产并服役。这些量产机型在保留非对称特征的同时，还必须满足监管、操控和制造方面的限制。著名例子包括费尔柴尔德共和公司的A-10“雷电”II攻击机、德·哈维兰公司的“海狐”攻击机和英国电气公司的“堪培拉”PR.9攻击机。

A-10 专为近距空中支援而设计，其巨大的 GAU-8 复仇者旋转机炮安装在机头左舷略微偏向的位置。为了平衡后坐力和内部布局，前起落架向右偏。尽管如此，A-10 仍然拥有传奇般的精准度和耐用性，证明了这种不对称布局在战斗中是可控且有效的。

与此同时，“海狐”采用了独特的双桁布局，座舱盖位于左侧，为飞行员提供了更佳的视野，而雷达操作员则单独坐在一个昏暗的舱室里。这种独特的设计并没有妨碍它在英国皇家海军舰队航空兵中服役。

堪培拉 PR.9 也证明了非对称设计可以应用于高效的作战飞机。这款英国电气公司“堪培拉”的高空侦察改型配备了战斗机式偏置座舱盖，并重新设计了前机身，其中带有一个铰接式机鼻，方便导航员使用。这种布局提高了飞行员的视野，并能容纳摄像机和侦察系统，同时又不影响飞机的气动性能。

系列非对称战斗机

这些军用生产型飞机表明，非对称性并非非同寻常，也能发挥实用性。它通常源于实际限制：安装大型设备（雷达、机枪）、确保可见性，或管理发动机/机枪干扰。这些飞机服役于数百个单位，这一事实表明，只要设计得当，非对称特性在长期作战使用中是可靠的。

人们通常认为民航客机是完全对称的：发动机、起落架、机身，左右对称。但在极少数情况下，民航客机也会为了满足设计限制而采用微妙的不对称设计。这种偏差通常反映了航空电子设备、系统或结构限制所需的空间，而非纯粹的美观或性能原因。霍克西德利三叉戟可能是唯一一架拥有清晰可见的不对称特征的商用客机：其偏置式前起落架。

根据历史记录和技术摘要，以及爱好者和前三叉戟维护人员在 PPRuNe 论坛上的讨论，三叉戟的前起落架偏离飞机中心线左舷约 2 英尺（61 厘米）。这种偏移使起落架可以侧向缩回前起落架舱，而不是直接向上或直接向后缩回。这种设计的原因主要是因为驾驶舱下方需要空间来容纳笨重的航空电子设备、雷达、空调管道和其他系统。在驾驶舱下方布置管道和容纳电子设备迫使设计师在一侧腾出空间，这意味着前起落架舱不能位于中央而不干扰这些系统。

此外，一些参与“三叉戟”项目工作的PPRuNe用户报告称，这种偏移并未在服役过程中造成重大操控问题，因为在讨论中反复提到滑行或起飞过程中没有已知的严重安全或稳定性损失。一些人指出，由于前轮转向的载荷和几何形状略有不均匀，侧风下的行为会有所不同。维修人员还表示，空调管道布线（可能还有其他系统安装）是这一决策不可或缺的一部分。因此，“三叉戟”项目在民航史上堪称一个杰出的案例，它体现了系统封装需求凌驾于纯对称性之上，工程师们为了容纳必要的设备，接受了微小的几何不对称。

飞行的物理原理要求平衡：升力、重量、推力和阻力必须保持协调一致，以避免俯仰、滚转或偏航时出现不稳定的力矩。不对称会破坏这种平衡，因此工程师会通过调整翼面、结构加固、偏置配重或定制控制输入来抵消这种不对称。如果重心和升力没有精确对齐，飞机就有可能出现难以预测的操控性。

在实践中，不对称飞机依赖于补偿措施。设计师可能会改变翼展、调整尾翼，或利用阻力差来抵消不必要的力。例如，布洛姆·沃斯公司的BV 141飞机利用其观察吊舱的阻力来抵消其他不平衡，而C-17“环球霸王”运输机则通过调整和平衡机身重量来接受其右侧浮筒的不对称。大型飞机由于惯性较大，更容易承受此类调整，而小型飞机则面临更严格的限制。

展望未来，不对称性可能会在 无人机、无人驾驶飞机或利基平台上再次出现，因为在这些平台上，特殊的布局会带来明显的优势。分布式推进系统或混合动力系统可以方便地放置偏心吊舱、电池或发动机舱。然而，对于主流的客运和运输航空而言，对称性仍将是常态，因为它能为监管机构、航空公司和乘客提供稳定性、效率和易于维护的保障。

来源：孟尝门下微湖客一点号