當前位置:
首頁 > 軍情 > 你們知道飛機設計與空氣動力學的問題嗎?

你們知道飛機設計與空氣動力學的問題嗎?

飛機飛行依靠的是空氣動力,微觀上基於伯努利定律,也就是動靜壓轉換原理,宏觀上也遵從牛頓第三定律,也就是推出一定質量的物體讓自身獲得反作用力。

先說說第一個問題,為什麼有些鴨翼戰鬥機在平飛和拉起的部分瞬間,鴨翼卻下偏呢?細緻觀察就能發現,這些鴨式布局的飛機可不是萊特兄弟的飛機,鴨翼距離主翼很遠,這種距離較近的鴨翼其實官方名稱應該叫近距耦合鴨翼。

曾經科技並不發達,飛機完全依賴人工的操縱,只是通過鋼絲,或者帶有關節的槓桿,把人手臂的操縱力矩傳遞到舵面,飛機的飛行狀態,由飛行員通過身體感知,也就是通過人對飛機方向,姿態有一個感知,至於飛行細節,則依靠舵面傳回的力矩,通過操縱桿感覺,例如高速飛行的時候操縱桿會變重,這時候飛行員就知道拉杆不能太急,要緩慢平穩的拉杆,改變飛機的姿態,仿製瞬間的極限過載。

那時候人們對控制率的理解僅僅是最初的那些,例如飛機的三軸靜穩定,例如機翼弦長翼展 ,展弦比和翼型的控制特點,以及飛機尾容量的設計參考,重心的選取等等。此時的飛機設計,人們更喜歡把各個舵面獨立起來按照理想翼面來參考設計,一方面當時的理論不完善,另一方面當時的計算模擬能力及其有限,無法控制激進設計的風險。

所以看看早期的飛機,米格15,F86,米格17等等,這些飛機的共同特點就是儘可能讓機翼和尾翼離遠一些,一方面能夠保證尾容量,可以讓尾翼小一些,另一方面也是最重要的,它們之間的氣流彼此幾乎沒有影響,這樣一來飛機的設計變成了各個部分的獨立設計計算容易風險可控,特別是米格15和米格17把水平尾翼放在高高的垂直尾翼中部,就是怕主機翼產生的湍流和下洗流干擾尾翼的工作。

到了米格21,F4那個年代,雖然還是這個原則,但是此時人們已經開始發現尾翼與主機翼之間的相互干擾是有一定規律的了,把它們放的近一些,不但能讓機身更短,超音速飛行的時候還能讓尾翼儘可能藏在激波錐以內,降低超音速飛行阻力,因為我們可以發現這兩型飛機的主機翼和尾翼之間距離已經不那麼誇張了。

到了米格25出現的前夜,蘇聯的YE152試驗機,可以發現主機翼和尾翼之間的距離更短了,蘇15,殲8如果同米格21對比,這一點就會特別明顯,而且這一時期發現,主機翼和尾翼之間的耦合能加以利用的話,還能產生更好的效果。

在蘇聯的米格23ML飛機,和美國的很多機型上,例如F15,為了增加大迎角能力,都採用了一種簡單的方法,那就是渦流發生器,實際上就是人為地在機翼上做一個帶有倒刺的開口,這個倒刺開口讓空氣在這裡形成壓差,誘導出渦流。這些脫體渦附著在機翼表面,利用誘導阻力之間產生的能量,增加機翼上表面氣流能量,推遲氣流分離,讓飛機的飛行更加穩定。

另一方面,大量採用三角翼設計的蘇聯,在米格21和蘇15的飛行當中,發現了一個有趣的現象,原本翼面積不大,起降性能惡劣的飛機,按說其機動性應該不好,因為這種飛機低速下兜不住氣流,高速下也只是有一些改觀而已,但是是事實這種飛機盤旋半徑並不大,而且敏捷性好,對這個問題的研究讓人們認識到,這種大後掠三角翼由於大迎角上下翼面壓差劇烈增加,導致下翼面空氣急速向上流動,形成了強大的脫體渦,多個脫體渦匯聚成渦辮,原本這種脫體渦是誘導阻力的主要來源,它額外的消耗了飛機的能量,增加了飛行阻力,可是現在,這種能量反作用到上翼面,增加了上翼面能量,改善了氣流流動情況。

從而大大增強了盤旋性能和大迎角性能。在此之後工程師就更加重視了脫體渦的研究。

這個研究的突出成果,就是邊條翼的應用和近距耦合鴨翼的應用,看看我國的殲10和殲20戰鬥機,額。。。似乎應用了全部的兩個成果。。。

殲十和殲20採用的近距耦合鴨翼,其鴨翼不僅僅像水平尾翼一樣有著配平作用,改變著飛機的俯仰角,事實上,這兩型飛機的主機翼有著完善的襟副翼系統,還有幾乎全翼展的前緣襟翼(富勒襟翼),這些配置很像無尾三角翼飛機,那麼此時,改變飛機俯仰角和滾轉角的手段有這麼幾個,第一,可以通過鴨翼的配平作用實現,第二可以通過改變主機翼升力分布實現,那麼在一些場合,我們可以通過控制主機翼勝利分布來改變俯仰角,通過近距耦合鴨翼作為可控的渦流發生器,精確控制脫體渦對主機翼的影響,從而讓飛機做出一些匪夷所思的動作,這些成績,一方面體現了我國對控制率的高深認識,另一方面體現了我國對飛機整體空氣動力的高超理解,已經大大超出了一般國家。

甚至原來的某些航空強國。殲20在空氣動力上,採用了不同以往的大膽設計,激進中透露著智慧,通常我不願意分析殲20的氣動問題,因為她翼面太多,構造複雜,控制率已經不同於以往的普通飛機,其中的很多細節一個是我們普通愛好者理解不了,或者理解不全面,另外是殲20目前飛行細節不多,我們也不足以據此推算具體的設計細節。

因而我認為我們愛好者仍然應該把討論的重點放在蘇27,F15,米格29,F16及其衍生型號上,其實這些飛機的細節變動和設計思路足以我們研究討論很久的了。

應該把學習的重點放在第一代噴氣式飛機,從對各個機型的空氣動力的細緻把握上,提升自己的分析能力,才能對新機型不在感到迷惑,實際上,F22,T50,那和主機翼重合的尾翼,殲20這奇葩的大邊條加近距耦合鴨翼的設計已經大大超出了以往的範疇,屬於較大的創新,目前以我們的能力恐怕很難說個所以然出來。

喜歡這篇文章嗎?立刻分享出去讓更多人知道吧!

本站內容充實豐富,博大精深,小編精選每日熱門資訊,隨時更新,點擊「搶先收到最新資訊」瀏覽吧!


請您繼續閱讀更多來自 殲20 的精彩文章:

殲20僅用美俄不到一半時間完成列裝,印媒感嘆印度為啥不能複製?
殲31正式獲官方編號 有望同殲20構成高低搭配
醉了!中國宣布殲20列裝,美國印度竟如此「亮明態度」
空戰變成愛情戲,空天獵不敵《縫紉機樂隊》,網友:殲20最佳演技
全新黃色塗裝 殲20戰機最新高清飛行照曝光

TAG:殲20 |