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為了增加升力,各國的第二代戰鬥機普遍採用了一項黑科技

20世紀5、60年代問世的第二代噴氣式戰鬥機普遍具有一個特徵,那就是為了追求高空高速性能而把機翼的相對厚度(厚度/弦長)做的非常低,這雖然能大幅降低超音速激波阻力,但也導致了機翼低速升力不足,起降速度很高。

降落速度過高的直接後果就是降落變得十分危險,事故率直線上升。戰鬥機不應該只能由精英試飛員來駕馭,普通飛行員同樣能安全降落,否則就無法形成戰鬥力。提高降落安全性的關鍵就是增加機翼低速升力,降低降落速度。

在飛機設計師們絞盡腦汁之下,附面層吹除增升黑科技誕生了。

這項技術首先被應用於洛克希德公司的F-104戰鬥機上。大家都知道F-104是一種非常極端的戰鬥機,為了達到2馬赫的極速,該機的翼展極小,僅有6.68米,翼根和翼尖的相對厚度只有3.36%,鋒利地可以用來切菜!為了降低超音速阻力,F-104的機翼翼面積僅有18.22平方米。

於是F-104就成了降落困難戶。1954年首飛的XF-104原型機的降落速度高度386公里/小時,以至於試飛員說寧願彈射跳傘也不願駕駛該機降落。為了降低降落速度,F-104生產型成為世界上第一種採用附面層控制技術來增加升力的戰鬥機。該機從發動機壓氣機引出高壓空氣,然後從襟翼上表面排出,通過為襟翼附面層注入一定能量來延緩表面氣流分離,增加機翼升力。通過這項黑科技,F-104的失速速度降低了28公里/小時,把降落速度控制在可以接受的範圍內(當然還是偏高)。

經過了F-104的驗證後,附面層吹除增升技術進一步邁向實用化。北美公司在1956年首飛的F-107A超音速戰鬥轟炸機上採用了附面層吹除設計,提高了該機的低速操縱品質,並使降落速度降低了大約48公里/小時。

麥道公司在50年代末研製F-4「鬼怪」戰鬥機時,為了降低該機的著艦速度,利用發動機壓氣機高壓空氣對襟翼和副翼進行吹氣,並取得了很好的增升效果,從此成為F-4戰鬥機的標配。

蘇霍伊設計局研製蘇-7戰鬥轟炸機時,曾在1960-1961年測試了一架蘇-7 S-25附面層吹氣控制系統驗證機,從發動機壓氣機引氣吹除襟翼上表面的附面層,但這套系統並沒有顯著降低該機的降落速度,所以沒有投入生產。

50年代問世的英國布萊克本「海盜」艦載攻擊機通過一系列複雜導管把10%的發動機壓氣機氣流引到機翼前緣、襟翼和副翼上表面、平尾下表面排出,堪稱史上最複雜的附面層控制系統。雖然付出了重量和發動機推力損失的代價,但也成功使「海盜」的低速升力增加近一倍,同時也成為一套有效的除冰系統。

殲-7III戰鬥機是我國唯一一款採用附面層吹除增升技術的戰鬥機。這套系統使殲-7III的降落速度顯著降低,降落滑跑距離縮短達35%,大幅提高了降落安全性。吹氣裝置消耗了渦噴-13發動機壓氣機10%的起落流量,所以會導致發動機推力產生損失。

在7、80年代問世的第三代戰鬥機由於普遍採用大推重比渦扇發動機,並且放棄了對高空高速性能的變態追求,再加上機翼和增升裝置的設計日趨完善,所以就放棄了增加重量、消耗推力的附面層吹除增升黑科技。

作者:阿姆斯壯

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