大家都知道,航空产品号称高科技,而航空发动机则是这高科技的皇冠,从最初部件实验开始到发动机批量生产,前后时间经常超过30年!样机数量少则20-30,多则100多台,零件实验,部件实验,外加整机实验实验总时间几乎几乎超过10万小时,这其中的代价真是太惨重,有多少国家原因持续烧钱30年,就为了一款航空发动机的?而且发动机问题太多,一直搞不定遭到淘汰的也不少见,极少数国家能咬牙坚持的下来,都是大国强国!
虽然航空发动机很难很难,但是研制一架战斗机,找出更佳气动布局来,也是一件非常非常艰难的事情,苏27战斗机,就简单加一个鸭翼,设计师就认真研究了429种布局组合,从中间找出一种性能更佳的布局,几乎是500挑一,从这个角度来说,战斗机设计,烧的不是钱,而是设计师的大脑细胞!
苏27战斗机在俄罗斯航空界号称气动完美体
苏27在俄罗斯设计师眼里几乎完美无缺了,为何还要加鸭翼?
一个飞机设计方案水平究竟如何,可以从吹风时间看得出来,普通战斗机就是几千小时就可以完事,但是苏27上万小时的吹风实验,超过图160超音速轰炸机,这给苏27的成功奠定了很强的基础,苏27战斗机为了追求卓越还更换过总设计师,而且之一版本苏27,在投产几乎准备就绪前,遭到“疯子”总设计师西蒙诺夫的全盘否定!
理由是:我去过航展!我看过F15飞行表演,经过详细计算分析,F15比我们原先想象的性能更为强大,现有战斗机比F15性能普遍超出仅仅是我们的错觉,我们把F15的飞行性能低估了30%!!假如你们只想要一款现成的落后飞机,现在就可以开始生产,假如你们需要一款能战胜F15的战斗机,那就回炉重来吧!
F15战斗机美国精工打造,性能数据保密不算太严,告诉你你也追不上
最终在西蒙诺夫的疯狂坚持下,空军和航空部门接受了另起灶炉的做法,放弃了之一款苏27的全部设计图纸,重头再来,类似的事情几乎发生在苏27战斗机各种部件包括雷达上。
俄罗斯雷达设计师,多次参加航展,面对美国F15战斗机的雷达数据,直接无视,理由是:这是可恶的美国佬忽悠我们的伎俩,我们坚决不能上当,多年以来如此这般多次重复之后,某次终于痛改前非,信了美国人。
俄罗斯人向来自大狂妄根深难摇,习惯怀疑美国人的宣传数据,在苏57上又吃一次大亏
原因是:某次雷达设计师,看完美国人的雷达展台后,无意中溜达到瑞典爱立信公司的展台前,随便一看数据,结果坏了??咋这个数据也和美国人的差不太多啊,要忽悠也不能家家都忽悠!最终雷达设计师久和瑞典爱立信公司的雷达专家短暂聊天,经过十几几分钟的专业对话,终于确认,瑞典人的雷达技术路线是现实可行的,而且很多细节没法伪造,美国人的高指标是有道理的,不像是忽悠!!
最终瑞典人无意中拯救了苏27的雷达设计方案,也让苏27不至于变成一个大瞎子飞机。
瑞典战斗机需要外贸,所以对雷达数据不太保密,谁问都回答
瑞典人帮助美国人治好了俄罗斯人的自大狂妄病,所以往后做事就非常非常认真了,为了增强对地攻击能力,飞机除了机身需要增强结构挂载重型武器之外,而且还需要增加一个飞行员座位以及相关的显示操纵设备以及弹射座椅,飞机980公斤重的雷达需要进一步增重,总增重量超过1.2吨,原有气动布局不太好使了,为此,苏27飞机抬头难的毛病更重了,需要认真想办法。
最终联想到美国的F15STMD三翼面飞机,俄罗斯人也跟进,不过鸭翼形状,机翼形状垂尾形状研究了429个组合,最终得到一个比较好的改进方案,这就是苏30.
为了加一个鸭翼,苏霍伊设计局非常非常认真的做了实验,效果良好
从俄罗斯苏27到苏30,最终到苏57,前者成功的关键是,虚心学习认真努力,避免狂妄自大,而苏57则是旧病重返,可惜!
为什么歼-20的鸭翼要设计出这么大的转动角度,飞行时是否也能转这么多?如今看来歼-10 TVC的过失速机动给出了答案。
在我们通常认知的高速平飞状态,鸭翼偏转如此大的角度固然会导致阻力剧增,甚至可能破坏结构;但是在空速接近于0,大攻角甚至是倒扣的过失速状态下,大角度偏转的鸭翼配合TVC能起到四两拨千斤的作用。
和歼-10同样采用鸭式布局、气动控制面更多的歼-20能达到怎么样的机动性,大家发挥想象力吧。
鸭翼布局无人机 据防务日志网站2023年7月26日报道,乌克兰于2023年7月25日举办的“无人机军队”项目周年纪念论坛上展出了装备的鸭翼布局无人机。
这种无人机之前曾多次参与了对莫斯科和克拉斯诺达尔边疆区的袭击,全机重量不足100千克,使用内燃机做动力,可连续飞行多个小时。有分析认为该机翼展至少4米,航程可能为400~1 000千米。
该机制造容易,可直接在乌克兰进行生产,相关零配件可轻易从公开市场上买到。关于成本,有分析表示单机价格仅20~30万美元。
众筹买巡飞弹 据防务日志网站2023年7月31日报道,乌克兰喜剧演员弗拉德·舍甫琴科发起了一场众筹活动,筹集了约27万美元,为乌军购买18枚“鲁巴卡”巡飞弹(Rubaka drones)。
“鲁巴卡”由乌克兰企业设计和生产,主要用于打击地面目标。“鲁巴卡”射程500千米,战斗部重3千克,全机采用飞翼布局设计,动力装置是装在机身前方的活塞式发动机。通过部署在地面的弹射器弹射升空。
投稿邮箱:bqzs@cos.org.cn
掌握制空权就是胜利,没有制空权就注定要失败,并接受战胜者强加的任何条件。意大利人朱里奥·杜黑这么说。确实,自从天空不再宁静后,空中战场的巨大价值立即被敏锐的军事家们所意识到。
控制了天空就等于控制了战场主动权,这句话已经在1940年秋天的大不列颠被验证过了,如果英国空军那时被打趴下了,意味着英国距离被打趴下也就不远了,随后就是整个战局的完全改变,这一仗,英国空军的战斗机部队居功甚伟。
战斗机的作用在二战中得到完全证明,战后各国都在不遗余力发展战斗机技术,各种更先进的技术被先后堆砌上战斗机,直接成果就是战斗机已经成为一个国家航空工业先进性的标杆。
目前世界上更先进的一代战斗机就是第五代战机,与上一代更大也是最重要的差异就是低可侦测性。符合这个定义且已开始服役的第五代战斗机有美国的F-22“猛禽”、F-35“闪电Ⅱ”战斗机和我国的歼-20战斗机,尚未正式服役的有俄罗斯的苏-57、日本的ATD-X“心神”验证机以及我国的FC-31战斗机。
如果观察这几种五代机,会发现它们的外观,也就是气动布局几乎都是常规气动布局,所谓常规气动布局指的就是飞机的水平和垂直尾翼都布置在主机翼后方飞机的尾部,这种布局自飞机诞生以来沿用至今,也是最常见的飞机气动布局,所以也叫“常规布局”。
即使发展到五代机,大部分设计师还是选择将常规布局作为飞机的基本气动外形,唯独我国的歼-20战斗机采用了鸭式气动布局,这在五代机的设计中算是头一份,因为传统隐身战斗机的设计理论认为,鸭翼不利于降低战斗机前部的雷达截面积,即RCS,因不能像水平尾翼能被主翼遮挡,所以鸭翼任何偏转动作都会增大与机身间的空隙,从而增大RCS。
但鸭式气动布局也有显著的有点,首先鸭翼能够产生正向升力,增加更大起飞重量时还会缩短起飞距离,其次随着航空发动机的重量与日俱增,常规布局会造成整机重心后移,造成操控性能下降,鸭翼就能克服这一点,最后,鸭翼产生的涡流在经过注意上表面时会提供气流能量,也就是提供额外的升力,提高大迎角飞行性能。
歼-20采用鸭翼其实可以看做是对隐身性和机动性的折中考虑,歼-10已经让中国航空工业积累了足够多的鸭翼使用经验,风洞试验也没少做,对这种布局掌握的比较全面,歼-20继续选择这一布局也就不足为奇了。
鸭翼对隐身性的破坏并没有想象的那么大,超视距空战时,完全可以限制鸭翼的偏转角度来降低对前半球雷达截面积的不利影响,至于到了视距内的缠斗,那还考虑隐身性干什么?那时候要的是机动性,到了这种时候,歼-20的鸭翼就可以发挥出强机动性的优势。
【现代军用飞机的“新设计”】
编者按:
纵观历史,战争是人类科技进步的重要推动力,这一点在航空工业的发展上体现尤为明显。从两次世界大战至今,各国迫于军事的压力,不断对军用飞机提出更高的要求。在高速迭代中,产生了许多“新设计”。即日起,《科普中国-军事科技前沿》推出系列作品,立足当下,展望未来,和大家一起聊聊未来军用飞机可能出现的“新设计”,欢迎关注。
出品:科普中国
作者:李小白(中国航空学会会员)
策划:毕孝斌
监制:光明网科普事业部
传统的常规布局飞机由主翼、水平尾翼、垂直尾翼控制完成一系列飞行姿态,其中水平尾翼位于主翼的后方,用于提供飞机的水平稳定,并控制飞机的仰俯动作。然而,世界上首架飞机——莱特兄弟发明的“飞行者”号飞机则采用了仰俯控制面前置的布局,这种气动布局被叫做鸭翼布局,位于主翼前的仰俯控制面被称为鸭翼。尤其是在电传操控系统出现后,鸭翼布局开始在越来越多的新型战斗机上普及使用,成为现代战斗机最青睐的气动布局之一。
歼-20是当今世界更先进的鸭翼布局式战斗机
高于常规布局的气动效率
常规布局飞机通过负升力配平飞机,控制飞机的仰俯。例如在飞机进行上仰爬升时,常规布局飞机的水平尾翼产生负升力,将机头“压”起来,使飞机“抬头”。在这个过程,水平尾翼的负升力会引起飞机总升力的损失。相比之下,鸭翼产生的是正升力,可以增加飞机的总升力。因此,比起常规布局飞机,鸭翼布局飞机鸭翼和主翼的翼面积可以设计的稍小一些。飞机进行仰俯机动时,鸭翼仅需改变调整升力的大小便可形成仰俯力矩。同时,鸭翼位于飞机重心之前,一般情况下,鸭翼的力臂比水平尾翼的力臂更长,在配平飞机时产生的阻力也会更小。通过对比可以发现,鸭翼布局的升阻比更大,对飞机的操控效率也更高。
常规布局与鸭翼布局的升力原理
尽管鸭翼布局的优势十分明显,但鸭翼布局也有着天生不稳定性的特点,难以操作控制。现代战斗机具有强大的机动性与敏捷性,在飞行中会不断进行飞行姿态的变换,在飞行姿态变换过程中,鸭翼会对主翼气流环境产生持续不断的干扰,且这种干扰会随着飞行姿态的变换而变化,严重扰乱主翼的升力,甚至影响飞机的稳定性。而常规布局战机的尾翼却不会干扰主翼的气流环境,因此,长久以来,人们还是以常规布局作为飞机最主要的气动布局。
天生不稳定带来的设计难度
为了降低鸭翼对主翼的干扰,设计师通常会减小鸭翼的翼面积、调整鸭翼的位置,矛盾的是,这样的设计变通又无法避免鸭翼操控效率的降低。既然局部设计的可挖掘潜力有限,就只能从飞机的整体系统设计入手,以飞机整体飞行品质的提升来弥补鸭翼与主翼的不协调。
美国、苏联对鸭翼布局飞机均有过深入研究,图为前苏联米格-1.44技术验证机
首先,鸭翼与主翼的相对位置、鸭翼的翼面积、机翼的翼型等方面的设计必须慎之又慎。设计需要大量气动试验得出飞机在不同飞行状态下的飞行数据,根据设计取向优化调整飞机气动布局的细节。巧妙利用涡流增升,获得最合适的飞行品质。再者,使用灵敏的电传操控系统。主翼、垂尾、鸭翼的协调搭配使用能够发挥出飞机气动布局的更大效益,但鸭翼布局具有天生不稳定的特性,在不同仰角、不同空速下操控鸭翼布局飞机已经超出了人类的能力范围。直到电传操控系统的引入才逐渐解决这一问题,电传操控系统可以根据传感器传来的飞行数据操控飞机,持续调整操控飞机的舵面,使飞机达到动态稳定。
被越来越多战斗机使用
不论是精密的气动布局设计,还是电传操控系统的使用,都需要深厚的飞机研发实力,遍及气动理论、材料工艺、航空电子等各个方面。莱特兄弟发明飞机已经过去一百过年,但鸭翼布局飞机开始逐渐实用普及却在近几十年。早期的鸭翼布局飞机并没有完全发挥出鸭翼布局的优势,例如瑞典的萨伯-37“雷”式战斗机,萨伯-37的鸭翼是固定不可动的,但装有一对副翼,这种固定的鸭翼增加了飞机总升力,延缓了大迎角机动下的气流分离。
萨伯-37战斗机
鸭翼布局的进一步普及是在第三代战斗机,此时的鸭翼不再是固定式,而是作为飞机的控制面之一,与主翼连接在同一控制系统下,增强战机的机动性与敏捷性。其中较具代表性的有“欧洲三雄”战斗机(法国“阵风”、欧洲“台风”、瑞典 *** A-39)与中国的歼-10战斗机,这些战机都采用鸭翼布局,但根据对高速、翻滚、盘旋以及低可探测等性能的追求不同,这些飞机的鸭翼布局细节设计其实也是不同的。
相比萨伯-37, *** A-39的鸭翼可以全动
鸭翼布局的灵活与高效完美迎合了战斗机的性能追求,这也注定越来越多的战斗机会采用鸭翼布局设计。目前,世界更先进的鸭翼布局战斗机是中国的歼-20隐身战斗机,也是目前唯一一款采用鸭翼布局的第五代战斗机。在一些有关未来第六代战斗机的概念图中,也可以见到鸭翼布局的设计,那将是鸭翼布局气动技术的又一次提升。
划重点:
1、常规布局飞机依靠水平尾翼产生的负升力控制飞机仰俯,鸭翼布局飞机则依靠鸭翼产生的正升力控制仰俯。
2、鸭翼布局的升力系数与操控效率较高,具有天生不稳定的特征,有助于提升飞机的机动性与敏捷性。
3、鸭翼对主翼气流环境干扰较大,所以鸭翼布局的设计十分复杂,这也是鸭翼布局在近几十年才逐渐普及的重要原因。鸭翼布局需要精密的气动设计,也要使用电传操控系统控制飞机。
4、使用鸭翼布局的现代战斗机越来越多,鸭翼布局技术也会随着战机的更新换代而提升。
别的国家五代机不用“鸭翼”,就我们国家用,这是为什么?如果说中国有哪些方面的成就能让很多国家“眼馋”的研发成果,第五代战机“歼20”一定算其中一样。先进的战机可是空军部队离不开的“宝贝”,但是即使是普通战机的研发工作对于很多小国来说都是极大的考验,更别说目前世界上已知的只有中美俄拥有的五代战机了。歼20是唯一在设计上使用“鸭翼”的五代机,也就是在研发时,将飞机本身的水平尾翼挪到飞机前部,成为飞机的前翼。有的人认为,别的国家的五代机不用,就我们国家用,鸭翼是不是不好啊?
这里要说一句,改革开放都已经几十年了,那种“别人有,我们没有,是我们能力不够,我们有,别人没有,是东西不好”的“自卑”情绪还是赶紧收一收吧。中国的科技人员、工程师可是能把五代机研发出来的顶尖人才,如果连普通百姓都知道“鸭翼”不好,那他们能不知道吗?知道了难道还会用吗?所以,“鸭翼”自有它的妙处。
中国在战机研发上其实存在一个短板,也就是中国目前还无法研发顶尖的发动机,而别的国家本身就忌讳我国的发展速度,更不会把自家的先进战机卖过来了,所以中国的发动机还是出于劣势。发动机相当于战机的“心脏”,如果发动机性能不佳,是会大大限制战机的性能的,而“鸭翼”的设计方案则可以弥补我国发动机的欠缺,为歼20提供强大的动力,更大程度地提升歼20的水平,可以说在一定程度上弥补了我国先进战斗机的缺失。
“鸭翼”独特的设计,也可以让歼20在空中应对气流时更加得心应手,可以更加灵活的调整自己的状态,机动性大大提升,在蓝天中,拥有“鸭翼”的歼20并不会像笨拙的鸭子,而是更会像是一只矫健的雄鹰!所以,我国在五代机中使用“鸭翼”设计,可以说是极其合理的。我国在未来也有希望在一定时间内研发出更加先进的战机,为我国的空军实力添砖加瓦!
很多人会感到好奇,为啥我国的歼11、歼15、歼16长得都差不多?因为它们的气动布局都来自俄罗斯的苏27“侧卫”战机。同时也有很多人好奇,为啥歼10、歼20都有鸭翼,与其他的飞机不太一样?原因很简单,因为它们都是611的产品,而611在歼10、歼20之前,最重要的工作就是研制歼9。歼9虽然最终下马,但它的抬式气动布局,也就是鸭式布局遗传下来了。
像不像歼20和歼10?它就是歼9
强行插张图
歼10和歼20之所以会继承歼9的鸭式布局,是因为611在歼9时代,就把鸭式布局研究透了,可以说是全球对鸭式布局理解最深的单位,那么研制新型战机的时候,自然就会拿出自己最擅长的。就像武侠一样,最擅长碧血剑法,面对武林高手的时候,不可能突然改用自己还没领会的游身八卦掌。
当然要用自己最擅长的招数
那么611对歼9的研究到底有多深呢?这么说吧,一开始歼9的方案,连一个鸭式布局的都没有,而是三角翼加尾翼的正常布局,有点像歼7和歼8,后来无尾双三角翼方案又占了上风,甚至还有类似印度LCA战斗机布局的。但是最后611发现还是鸭式布局更符合要求,于是又把近距耦合鸭翼、中距耦合鸭翼和远距耦合鸭翼都研究了一遍。
歼9的各种气动布局方案
而歼10就是来自歼9中距耦合鸭翼的双二五机腹进气布局,具体为歼9VI-1和歼9VI-3方案,时间在上世纪六七十年代,比以色列在1980年2月开始研制的“狮”式战机要早得多。即使有些啥也不懂的人说的“幼狮”,首飞也是在1973年6月,仍没有歼9的双二五机腹进气布局出现得早,所以说,按照某些人的逻辑,以色列的“幼狮”和“狮”是抄袭我们的?
歼9的双二五机腹进气布局
来,你们能分清哪个是狮,哪个是幼狮吗?
至于歼20,它则与歼9的另一个故事有关。歼9虽然一开始的定位是轻型战机,但是611以它的名义,将单发、双发、轻型、中型、重型都试过了,可以说是两三个型号,而其中的双二六方案,采用的就是鸭式双发双垂尾布局,是不折不扣的重型。歼20的出现就与它有关,而且双二六方案出现的时间,也比俄罗斯的米格1.44要早得多。
歼9的双二六方案
另外,很多人看到歼20的鸭翼,想当然地认为它肯定会影响隐身,歼20的隐身性能肯定不合格。但实际上,歼20的鸭翼和F22的平尾不是一样的吗?F22的平尾不影响隐身,怎么歼20的鸭翼就影响隐身了。
F22的平尾这样偏转也会影响隐身
实话实话,歼20的鸭翼是在前面,F22的平尾是在后面,从截击空战最常规的前向探测来说,鸭翼的确会反射更多的雷达波,而平尾由于有主翼的遮挡,会好一点点。但问题是飞机还在很远的时候,不需要剧烈的机动,所以无论鸭翼还是平尾,都是不需要大幅转动的,那么通过特殊的设计,就可以让歼20的鸭翼固定在某个前向雷达反射面积最小的角度。至于双方接近进行格斗了,鸭翼的确会偏转较大,这时候的雷达反射面积肯定会增大,但飞行员都能用肉眼看到对方了,此时雷达隐身又有何用?
歼20鸭翼这样偏转,只是在地面上当减速板
不仅如此,还可以用新工艺和新材料来优化鸭翼的隐身性能,比如歼20的鸭翼转轴,其实是隐藏在后面的,从正前方根本看不到它露出的错口,甚至连歼10B和歼10C也是采用类似的设计。另外,鸭翼会反射更多的雷达波,如果用透波材料来制造鸭翼,还会如此吗?
转轴的位置刚好被挡住了
在刚刚闭幕的2022年珠海航展上,连歼20的副总师都亲口说了它的隐身性能非常优秀,我们就不用晃荡着半桶水来操这个心了,你说是不是?
国产歼20鸭翼真香了?美方六代机PPT,不仅用鸭翼外观也接近歼20最近几天,美方的下一代轰炸机“突袭者”B-21亮相,美方称其为首款第六代轰炸机。先不说这是不是我婆卖瓜,就算B-21先走了一步,但在第六代战斗机领域,依然还是空白的,美方的不少六代战斗依然是处于PPT状态。而最近出现的一款美方六代机图片中,甚至还用上了鸭翼,这就让人非常尴尬了。因为军迷中向来流传一种说法,F-16战机的总设计师说,“鸭翼更好的地方就是敌方的飞机上”,显然对于鸭翼设计不屑一顾。而这次美方六代机不仅有鸭翼,更像是拍扁的歼20,看来还是想通了,印证了“真香”定理。
根据社交媒体报道,我们看到了一段关于美方第六代战斗机的CG演示。虽然说依然是PPT吧,但好歹这是最新的PPT,可以看出美方对于六代机最新的设计思路。不过这一次明显的鸭翼,加上接近歼20的气动布局,还是让人不忍直视。
从目前的资料上来看,这款美方六代机的概念设计,出现了明显的鸭翼设计。而从整体气动布局来看,使用了平行隐身尾翼设计,另外有翼身融合的风格。当然,也有军迷指出,这更像是拍扁了,增肥的歼20。不过仔细一想,美方喜欢搞F35“肥电”这样的战机,增肥歼20也就不奇怪了,或许这就是美方六代机的审美吧。而拍扁的设计,实际上也是有利于增强隐身能力,以及增加隐身弹舱的容量,易携带更大型的远程巡航武器。除了接近拍扁的歼20,美方六代机使用鸭翼布局,也是让军迷很奇怪的地方,毕竟美方战机设计领域的各个公司,不能说非常讨厌鸭翼,那也是不受待见的。
反观,欧洲国家中,不管是以色列还是阵风,台风,或者瑞典鹰狮,总能找到经典的鸭翼配合大三角翼布局。当然,有的军迷可能会说,目前的不少战机是在鸭翼技术成熟前设计的。不过美方其也并非没有研究过鸭翼,至少F-15B S/MTD短距试验机,就是鸭翼,可能更多的还是出于航空大国的傲慢,认为你们这些泥腿子基础差才会去搞鸭翼,美利坚常规布局好得很。
不过这次美方六代机的使用鸭翼,显然也是意识到鸭翼不就在如今战斗机领域的巨大优势,虽然说该设计对隐身设计上会有一些影响,但依然能通过材料技术已经平行边缘设计方式进行优化,而鸭翼带来的巨大机动性优势,则值得付出这个代价。在最近1年以及航展上,歼20频繁的秀出各种高机动的飞行姿态,这也正是在换装国产航发后,才有机会展示出鸭翼的超强机动能力。这就好比上个世纪常规布局大行其道,下个世纪的飞行布局很有可能是鸭翼的时代。从这个角度来看,下一代国产六代机,可能也是一种高级版鸭翼。
总体来说,美方六代机的发展一直比较高调,各种PPT层出不穷,而国产五代机歼20早在10年前就亮相了,现在正在研发下一代战机也几乎是众所周知。而这次的美方六代机PPT,很有可能说明中美六代机又是殊途同归的布局,可能会有很多相似之处,这种想到一块去了的情况,多少说明了在先进战机领域,中美双方其实已经站在了相同起跑线上。而美方六代机的鸭翼,和拍扁的歼20气动布,也意味着美方没有多少优势可言了。
鸭翼布局到底还有没有用?航展已透出端倪,将被六代机抛弃F22战机采用隐身设计的方式,在全世界经验亮相之后,凡是隐身战机,都会与F22战机有所相似,那么未来的战机到底该如何设计呢?
新浪军事6月24日报道了一则消息,德法研制6代机为何取消鸭翼布局?新设计有这一优势,在这则消息中报道了法国人和德国人联合研制的先进隐身战斗机,在巴黎航展上亮相。这款先进战斗机,采用的依然是大三角布局。不过,这款先进的战斗机却没有了法国人一直使用的鸭翼。
虽然我国歼20战斗机,已经证明了隐身性能和高机动性能,可以同鸭翼共存。不过为什么法国人却抛弃了鸭翼布局,转向美国的常规布局?这个好处最重要的还是,因为法国人在隐身战机的设计方面经验不足,采用鸭翼设计虽然能提高机动性,但是却会破坏隐身能力。
那么问题来了,未来的6代机还会采用鸭翼吗?对于很多军迷来说,这是一个根本不用考虑就可以说出答案的问题,指定是采用飞翼布局才能成为六代机。但是这同样面临另外一个问题,就是发动机推力问题。法国和德国本次在巴黎航展上展示的战机,虽然没有带有鸭翼,但是也取消了侧面弹仓,降低了飞机的迎风面积,发动机只需要12吨推力就可以让这个大家伙飞起来。如果不采用这样的设计,至少使用15吨推力才能完成任务。
未来我国的第6代隐身战斗机,也将抛弃鸭翼设计,使用完整的飞翼布局设计。因为我国已经有了先进的WS-15发动机,未来更先进的发动机也在规划中。这样以来,我国也将在发动机推力方面不存在大问题,甚至会超越俄罗斯发动机推力,与美军平起平坐。使用无鸭翼的设计,明显能够在机体隐身性能方面更占优势。法国人只有12吨推力的发动机,就敢做出这样的设计,我国未来将研发超越20吨推力的发动机,做出无鸭翼的飞翼布局,更是轻而易举的事情。所以,关于未来六代机是否有鸭翼的争论,基本上可以休矣。也许歼20改型将仍保留鸭翼,但是我国未来六代机,将不可能再有鸭翼出现。
自空战进入喷气时代以来,战斗机气动设计的演变,是一个在实战中不断摸索的过程。基于对速度的追求,战后之一代喷气式战斗机可以看做是把螺旋桨战机的平直翼变为后掠翼。
▲之一代战机全部采用涡喷发动机
而根据朝鲜战争经验得出的结论:第二代战机的设计思想概括起来就是高空高速,随着发动机推力的提升,当战机速度接近音速时会把前方的声波压缩拉直形成激波,这就是俗称的音障。
▲音障原理
为了减小超音速飞的阻力,就需要进一步增大机翼后略角,直到把机翼藏到激波锋面后面。而机翼后掠角进一步增大的结果就是三角翼,因为这种设计一看就是简单坚固。
▲无尾三角翼布局
所以在追求高空高速的二代机身上,三角翼就是最常见的设计。尤其是法国达索招牌的无尾三角翼设计,更是开创了幻影家族的不朽传奇。无尾三角翼取消了尾翼,延长主翼后缘。这样更大的后掠角可以进一步减小激波阻力,采用无尾三角翼设计的幻影3、幻影2000都具有极强的高空机动性。
而从60年代后期开始,越南战争的实战表明空战主要发生在跨音速的中低空高度。所以第三代战机气动设计的目标就是中低空机动性。要使三代机具备高机动主要有2个 *** :
▲边条翼增升原理
其一就是采用边条翼设计。当气流经过边条时会产生涡流,通过边条引导涡流经过主翼能极大提高升力,所以早期三代机如F-16、F-18、苏27都采用翼身融合的边条翼设计。苏27更是开创性的使用了中央流体升力布局:将机翼和机身融合尽量拍扁,作为统一的升力体,同时2台发动机悬挂在机身下方,这样机身也能提供部分升力。采用中央流体升力布局的苏27自诞生以来就创造了多个飞行记录,成为航空史上不朽的传奇
除了边条翼,另一个提高机动性的 *** 就是采用鸭翼设计,鸭翼增升的基本原理就是当气流经过鸭翼时会在主翼形成涡流,造成低压区,增大了上下翼面的压力差,从而提高升力。
▲鸭翼增升原理
因此在后三代机的设计上,如中国歼10、法国阵风、欧洲台风、瑞典鹰狮无一例外都采用鸭翼设计。
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