量产型歼20为何如此漂亮,流线的造型,胡须般的边条涡

2017-03-15 14:20 评论数:

歼20量产型翼根前面的边条由验证机的尖拱边条改为了直边条,自然是有其道理的。高深的空气动力学知识我没学过,仅从表像上分析一下,希望能对大家有所帮助。

直接进入正题。局部迅速减压产生的凝结水雾可以显示涡流的走势。俯视照片可以看出验证机的翼根边条涡沿轴向向后延伸,受垂尾流场影响后拐弯向外破裂。而量产型修改成直边条后涡流走向变成了斜向外行,涡体轴心远远的避开了垂尾,完全延伸至襟副翼之后。所以我推测这个涡流走势的变化正是边条修改的主要目的。

量产型歼20为何如此漂亮,流线的造型,胡须般的边条涡

编号为09-112的巴空军涂装FC-1/JF-17

中国和巴基斯坦联合研制的FC-1/JF-17轻型多用途战斗机(中国编号为FC-1,巴基斯坦编号JF-17),有人对FC-1/JF-17的涡进行评述,说其又长又直的涡条说明气动设计的水平颇高。其实比较容易理解:涡流如果拉得很长很直,至少说明涡流是稳定而持续可靠的。如果变成完全不规则的涡流,各个方向的紊流将互相抵消,增升作用就没有了。

我们看完了两型带边条翼的国产飞机的涡流图片,确实很漂亮。作为中国自行设计的第三代飞机,已经用上了边条翼布局。从两型飞机的成功应用来看,中国对边条翼技术已经完全掌握。特别是FC-1中,边条翼技术和DSI进气道技术的采用,表面中国已经掌握了三代战斗机的绝大部分关键技术。并能够灵活运用!

更早出现的同类技术的飞机

国外很早出现了边条翼布局的战斗机,在第三代战斗机中,作为一种比较好的布局方案,边条翼装备在数量庞大的轻型战斗机F-16各型号,同时,作为美海军的舰载飞机F-18,也使用了边条翼。这些飞机,因为边条翼而提高了飞机在大迎角下的升力,从而扩展了飞机的飞行包线。后面我们先看看几架典型国外三代战斗机的边条涡图片:

量产型歼20为何如此漂亮,流线的造型,胡须般的边条涡

美国大量装备的三代战斗机,图为F-16CG的边条涡,注意翼尖已经开始出现微弱的涡流

日本与美国研制的F-2战斗机,大量采用F-16技术,气动布局与F-16非常相似,同时采用了非常多的通用零件。日本的F-2基本上可以称之为F-16的日本版。你看看它背上写的那个“王”字都一模一样,开个玩笑,呵呵!

作为与F-16同级别的轻型三代战斗机,F-2的设计是比较成功的。但是,由于F-2成本非常的高,甚至比购买美制F-16更为昂贵,日本在装备了不到100架后就停止生产了。

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日本与美国公司合作研制的F-2战斗机,有边条涡,同时涡流延伸到了水平尾翼以后,注意翼尖涡流(有空去看

美国人的“发财”战斗机

F-5 系列战斗机是美国的出口飞机,类似于现在的FC-1“发财”,取得了外销的巨大成功。最突出特点是造价低廉(最终实际价格是 75.6 万美元),容易维护,全寿命费用低。每一项指标都不是最好的,但是多功能而且性能均衡,同时造价低廉。这种设计思想实际上和今天“发财”非常类似。

F-5A 的机翼根部前缘设计了边条。注意机身中段明显的蜂腰设计机身按照跨音速面积律设计,形成“蜂腰”构型,以满足跨音速面积律要求,减小跨音速激波阻力。对于搭载小推力发动机的 F-5A 来说,要想突破音障,在设计上必须小心避免额外的阻力。设计之初担心,由于边条气流过早分离,可能会带来较大的诱导阻力,从而影响飞机的亚音速机动性和巡航性能。后来试飞结果表明,边条并没有增大诱阻,而是降低了波阻,同时大迎角时的升力系数提高,明显改善了瞬时盘旋性能。

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智利空军装备的F-5E战斗机

后续的改进型F-5E,在大迎角性增加推力以扩展机动性方面做了较大的改动。加装了机动襟翼,机翼翼形做出了改动,同时为了改善飞机大迎角性能,边条翼进行了优化设计,面积增大,从而可以提供更高的涡升力,推迟机翼失速。F-5E比F-5A,除了前述性能改进外,在海平面爬升率,稳定盘旋角速度,瞬时盘旋角速度等指标将有提高。得益于边条翼的优化、发动机增推、机动襟翼和主翼的改进。

第一架参加过实战的垂直起落战斗机

鹞式战斗机是英国人引以为自豪的现代战斗机上的最大成就之一。英国在世界第一次实用化了的V/STOL(垂直/短距离起飞和降落)战斗强击机Harrier舰上机型登场,它参加了1982年的福克兰群岛(Falkland)战争,压倒了阿根廷空军的mirageIII。甚至美国也引入鹞式战斗机并广泛应用。鹞式战斗机还是“皇家方舟”号航母的标准配备舰载机

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英国鹞式战斗机

“鹞”是一种亚音速单座单发垂直/短距起落战斗机,由英国原霍克飞机公司(已并入英国航宇公司)和布里斯托尔航空发动机英国鹞式战斗机公司(已并入罗·罗公司)研制的世界上第一种实用型垂直/短距起落飞机,其主要使命是海上巡逻、舰队防空、攻击海上目标、侦察和反潜等。

1966年8月“鹞”式原型机试飞,1969年4月开始装备英国空军。“鹞”具有中低空性能好、机动灵活、分散配置、可随同战线迅速转移等特点。其最大缺点是垂直起飞时航程和活动半径小、载弹量小并且陆上使用时后勤保障困难。

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AV-8B“猎兔犬”垂直起降攻击机

英国鹞式战斗机在实用方面口碑不良,自从美国海军陆战队1971年从英国引进这种飞机以来,它在非作战情况下共发生了300多起事故和900多起险情,导致45名优秀飞行员飞行员送命。这些人大多都是陆战队重点培养的中坚力量。 按照美国军方制定的衡量飞行安全的标准———每10万飞行小时重大事故(也称A级事故,指导致人员死亡或永久受伤,或财产损失超过100万美元的事故)率,第一种鹞式飞机(AV—8A)的A级事故率之高简直称得上是天文数字———31.77起/10万飞行小时。20世纪70年代中期,由于某鹞式中队接连发生机毁人亡的事故,中队飞行员干脆给这种飞机取了个“寡妇制造者”的绰号,结果它一直流传至今。据统计,AV—8A一半多在事故中坠毁。

20世纪80年代中期,陆战队开始用安全系数更高、作战能力更强的AV—8B取代AV—8A。但是截止到1996年,新型鹞式战斗机也摔毁了近1/4。AV—8B的平均事故率是11.44起/10万飞行小时,比同期其它军种攻击机或战斗机的事故率总和还要高。此间,由鹞式飞机失事所导致的直接经济损失超过了18亿美元。2001年似乎是鹞式飞机的“安全年”,它创下了有史以来最低的A级事故率———2.74起/10万飞行小时。但截止到10月1日,鹞式战斗机2002年的A级事故率又重新升到9.66起/10万飞行小时。此外,鹞式飞机还很难“伺候”。如果更换它的发动机,平均需要550工时,而对F/A—18做这项工作则只需9小时。鹞式每上天一小时,平均需要25小时的地面维护,这相当于F/A—18的2—5倍。

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AV-8B“猎兔犬”垂直起降攻击机

在第二次世界大战中,美国海军陆战队在南太平洋的瓜达卡纳尔岛经历了最惨烈的战斗。在战斗的紧要关头,美国海军出于本军种的作战需要还撤走了对陆战队的空中掩护。结果此次战斗中,共有1000多名美军陆战队员送了命。美海军陆战队一直希望拥有自己的空中力量。陆战队如愿以偿,1971年向英国购买了第一批鹞式战斗机。在此后的31年里,共购买了397架,尽管已经停产,但陆战队目前还装备着154架鹞式战斗机,它们还将服役13—17年。

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美军出动携带激光制导炸弹的F/A—18“超级大黄蜂”战斗攻击机对伊拉克北部伊斯兰极端武装进行空袭

英国鹞式战斗机虽然被陆战队寄予厚望,但“鹞”本身的设计缺陷就决定了它在战场上不会有太大的出息。喷管喷出的气体温度过高,容易损坏跑道,而强大的吸气又容易吸进小鹅卵石等杂物,对发动机造成破坏。此外“鹞”的自重不能太大,否则无法垂直起降,这就限制了它的载油量,从而进一步限制它的航程和其它负载。 它的最大外部负载只有9000磅,与此相比,F/A—18的负载为1.55万磅。为了减轻重量,“鹞”的油箱没有加装防护装甲,油箱里没有阻燃泡沫,也没有加衬能够自我密封的隔膜(这种隔膜可以堵住被子弹射穿的窟窿),这些省略降低了它的战场生存性。但鹞式战斗机最致命的软肋还是它的喷气管。出于平衡的考虑,它产生推力最强、同时也是温度最高的喷管位于机身中央,而其它飞机的最热点则在机尾附近。所以一旦被热寻的导弹击中,鹞式飞机受的伤将更加致命。这点担心已经在1991年海湾战争中得到了证实,陆战队共有7架鹞式战斗机被伊军炮火命中。

据美国《防务新闻》网站2010年11月24日报道 11月24日上午9点,“鹞”GR9最后一次从“皇家方舟”航母上起飞,结束了短距起飞垂直着舰(STOVL)型舰载机在英国海军中服役的历史。这项决定使英国皇家海军至少在2020年前没有空中打击能力,届时F-35C常规起降型与6.5万吨的新型航母将服役。

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