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第三架歼20曝光:中国军工研发速度令人叹服(4)

来源:中网资讯综合 时间:2015-05-17 12:33:48

 中国完全可以采用低风险低成本的中型5代,武器挂载采用类似隐身武器茧包的设计,重量依然不小,无论是任务扩展性还是隐身都远不如重型的。

  中国从没有独立研发重型机的经验,这一次,却是例外!96台海危机的阴影一直在我们心头。进攻性是不能不具备的需求!

  2 采用什么样的外型?

  1996之后,是时候检视我们对策了。中国的研究人员仔细考察了F22的设计,同时原苏联S37和米格1。42验证机先后暴光,但是对于我们自己的飞机,设计人员对于落后的工业体系依然心中无数。

  采用类F22的常规布局是最稳妥的,但是中国和俄国都意识到:在材料和发动机落后的情况下,常规布局是没有指望能够与F22对抗的。在2000年前,中国与俄国在技术方开展了合作,但是没有就第5代战斗机达成任何一致。可以肯定,在611所宋总的《一种小展弦比高升力飞机的气动布局研究》发表之前,中国已经对第5代战机的基础进行了大量的研究,但是对于采用哪一种构型还没有确定。

  这里懒的写,套用某大佬的原话:“宋老《一种小展弦比高升力飞机的气动布局研究》论文中援引的方案是611上世纪90年代中期对四代气动探索的一个过程成果,该方案的涡升力设计重点仍然在翼面形式的边条、鸭翼、机翼的气动耦合上;菱形机头出于隐身和大迎角偏航稳定性的优势被引入设计中,但尚未很好的融入整个布局,机头涡被认为是鸭翼涡的一个不利干扰因素。今天的歼-10气动是早期众多方案中较为稳妥的一个,沿用了歼-9计划中大量现有的风洞资料,而更激进的双三角翼方案因为风险过大而被放弃;《小展弦比》一文中的边条翼鸭式布局方案应该就是由早年落选的鸭式双三角翼方案逐步演化而来。”

  宋老《一种小展弦比高升力飞机的气动布局研究》在那时只是一种备选方案,沈飞也提出了自己的方案,在竞争中,沈飞601所似乎批评了鸭式布局的缺陷(以下会提到),阐明了三翼面对于配平,机动和升力的好处。但是有几个问题是无法回避的:三翼面对于RCS的增加比鸭式和常规布局复杂,对于阻力的增加更是发动机不能承受之重的。对此,601所似乎还有常规布局作为后备,正是他们自己的不确定性和无绝对把握使他们输掉了重型机的竞争。

  但是,611所的方案比常规布局更具有挑战,为此,据说611下了军令壮,于是歼20开始了它的真正脚步。

  鸭式布局自然意为在前机身两侧有一对鸭式前翼,世界强国就有初步的研究,鸭式的布局在二战前就有研究,在1960年代苏联也对米格21进行了深入的验证。但它们都失败了,鸭式非常规布局一直没有起步。而中国在力图摆脱苏联影响的1960年代,也对所谓“抬”布局进行了大量的研究。鸭式布局不是垃圾,但更不是超级布局,在1980年代前,飞控技术还不能解决鸭布局带来的问题。只有在电子与气动技术真正成熟起来,鸭式布局才遍地开花。

  在这里我们依然引用大佬的原话:“到60年代初,二代战斗机的气动布局设计主要特点仍是保持附着流型以避免和抑制气流分离;但对机动性的追求要求可使用迎角不断加大,分离不可避免。随着近距耦合固定鸭翼的瑞典SAAB-37战斗机将涡升力的应用实用化,实现了对气流分离的控制和利用,脱体涡流型开始被广泛的应用直到今天。战斗机对涡升力的应用,主要是依靠气流从涡流发生器(鸭翼,边条)前缘分离出稳定的漩涡,高速旋转的气流提高了机翼表面的负压,漩涡强度随迎角增大而增大,产生很大的涡升力,在升力线斜率上表现出明显的强烈性,非线性。因此涡升力在带来巨大升力收益的同时,也对战斗机的控制技术提出了同样巨大的挑战。从对涡升力的应用水平(同时也大致代表了主动控制水平)来看,三代机的气动水平可以划分为三个阶段。第一个阶段以F-15为典型,这种早期的三代机并没有涡流发生器,没有应用涡升力,静稳定布局,控制增稳;第二个阶段是F-16(真正的第一款三代战斗机)和苏-27,以小边条作为涡流发生器是其共有的特征,并开始放宽静稳定度,模拟电传足以满足控制需求;第三个阶段,一方面是使用大边条的F/-18E/F和我国的FC-1,另一方面是使用可动鸭翼的欧洲台风,阵风,鹰狮和我国的歼-10,这个阶段的战斗机都已经采用高度静不稳定设计,模拟电传已经不能满足需求,数字电传成为标准配置。总的来说,越大的气动收益,就有越大的控制难度和风险。在常规布局战斗机中,作为俯仰操纵面的水平尾翼一般处在机尾的位置,在很多型号上为了追求最大的控制力矩,平尾还要延伸到尾喷管以后,一定程度上可以近似的认为气流经过平尾以后便不再对飞机本身造成影响;而鸭式布局中作为俯仰操纵面的鸭翼放置在机翼之前,经过它的气流还要持续的参与进整个机身的流场,尤其是鸭翼还身兼涡流发生器的作用,鸭翼状态改变直接导致机翼上方涡流体系的变化,因此鸭翼偏转对整机的影响远比平尾来的复杂而剧烈。常规布局并非对涡流发生器兼具气动操纵能力的优势没有认识,比如像可动鸭翼靠拢的可动边条技术,但是因为效能和代价的问题并没有实用化。更为复杂而剧烈的影响,就意味着更大的潜力。全动鸭翼的鸭式布局战斗机在气动理论上和主动控制水平上的需求远高于常规布局,包括三代后期的大边条常规布局。这也是该类飞机普遍出现晚,飞行性能好的一个原因;一度有人把使用全动鸭翼的鸭式布局称为三代半布局,如果仅仅从气动和主动控制技术看,这个说法不无道理。”

  但是凡事都有两个方面:鸭式布局会带来巨大的好处,但是鸭式布局不等于超机动,而是带来比常规布局更好的涡升力和静不稳定。对于发动机羸弱的国家来说,这是福音。但是也存在很多麻烦,除过飞控的复杂外,还有一个难以解决的地方。鸭翼可以有两个作用:1、提供可控的涡升力,2、配平和俯仰控制。可控涡升力在前面已经提到,配平和俯仰控制是另一个巨大的作用,这正是鸭式战机对比常规布局最难以解决的地方。

  任何飞机有重心和升力中心,要是两者完全重合,飞机在天上就是平衡的。鸭翼虽然这两个作用都可以做到,但不同位置的鸭翼对两者有所侧重。仅仅对于鸭翼的放置,就是令人头疼的问题。

作者:佚名  责任编辑:yaoqun
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