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1 # 勤似皇
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2 # 貞觀防務
可變後掠翼是俄標三代機的標誌,而放寬靜穩定度+電傳飛控則是俄標四代機的標誌。無論前者還是後者,這些技術的目標都是為了解決速度與機動性的矛盾。
要理解可變後掠翼被淘汰的原因,就要首先了解飛機的飛行原理。飛機飛行時,在絕大多數時候升力作用點和重心並不在一個點上。這樣就需要透過槓桿原理配平。
(圖中紅線代表重心,黃線代表尾翼產生的力的方向,而橙線代表機翼升力產生力的方向)
這個橙線,即機翼升力的作用點,被稱為氣動中心。左邊這張圖是靜穩定的飛機。右邊這張圖呢則是靜不穩定的飛機,重心在氣動中心之前則是靜穩定,反之則是靜不穩定。氣動中心隨著飛行速度的增大會不斷的後移動。根據槓桿原理我們可以得知:隨著升力中心的後移,靜穩定的飛機的尾翼需要更大的力來配平,同時機翼也需要產生更大的升力。而升力總是和阻力成正相關關係。結果就是隨著飛行速度的提高,阻力也會迅速提高。
此時如果還要提高飛機的飛行速度,我們就要犧牲翼載荷等屬性降低飛機的機動效能。而兼顧最大飛行速度並且還要有良好的機動性這個要求,也就催生了兩種代表性的技術。
其一是可變後掠翼。原理很簡單,平直翼適合低速後掠翼適合高速,如此一來讓機翼的角度根據飛行速度的不同進行變化不就能夠很好的兼顧速度與機動性嗎?然而並不是這樣。可變後掠翼的初衷是很好的,然而卻伴隨著大量無法迴避的先天技術缺陷。至於維護複雜成本高昂這些就路人皆知的問題就不多強調。可變後掠翼最大的問題在於機翼可變部分越長,重量就會越大,反過來又會抵消掉可變後掠翼本身的優勢。同時機翼後掠角的變化既會帶來重心位置的變化還會帶來氣動中心位置的變化,對飛機總體設計有一定的限制。
這些可變後掠翼的先天缺點將在後來使其被放寬靜穩定度+電傳飛控技術取代。
放寬靜穩定度的原理也很簡單。既然氣動中心會後移,我們就讓一開始飛機的氣動中心儘可能的靠前,這樣在達到一定飛行速度以後,雖然氣動中心也會後移,但是後移帶來的阻力增加將不那麼大,也就能提高匪基地飛行效能。實際上放寬靜穩定度很早就有了。
比如二代戰鬥機的巔峰F-4鬼怪,他就是放寬靜穩定度的,操控上是模擬增穩系統,當然了,F-4鬼怪仍然是靜穩定的,只是說氣動中心更加靠前罷了。要做到靜不穩定,就必須要電傳飛控。(這是因為靜不穩定的飛機和靜穩定的飛機,在舵面操控方式上有較大的差別,總的來說就是靜穩定的飛機可以憑藉直覺與經驗操控,而靜不穩定的飛機則需要在任何時候都對操控的方式有一個嚴密的計算過程)。
當然了,也不是說靜不穩定的飛機沒有電傳就一定不能飛。
1903年萊特兄弟試飛的飛行者一號就是一架靜不穩定的鴨翼佈局飛機,然而萊特兄弟還是順利完成了他們的首次試飛。這個原因就不詳細展開了。
電傳飛控就相當於飛行員告訴電腦自己期望的飛行姿態,由電腦直接操控。而模擬增穩系統則是計算機限制飛行員的對舵面的操控幅度。
後來,靜不穩定+電傳飛控綜合了一系列優點也就淘汰了可變後掠翼技術。
第一架四代機F-15,仍然是模擬增穩系統+先天靜穩定佈局。而第一架完全意義上的四代機F-16則要等幾年才會面世。
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3 # 狼煙火燎
主要還是空中作戰的思路變了,戰機空戰更講低速機動性,要更強的格鬥效能,至於高速的要求變得不在這麼苛刻,於是可變後掠翼就被各國相繼淘汰了,不在考慮這種方案了。
在上世界70年代以前,可變後掠翼被各國認同的原因是兼顧了低速和高速兩大效能,翅膀展開低速機動好,翅膀收回去高速能力強,於是俄羅斯和美國都拼命搞這種設計,特別是俄羅斯還把可變後掠翼的戰鬥機獨立出來劃分為三代戰鬥機。
但是到了美國F15研發的時候,這個時期的整體的設計思路開始轉變,所有的高空高速戰機被認為空戰能力不行,美國“戰機黑手黨”們搞出了一個“能量機動理論”,簡單的說就是勢能與動能快速轉換才是戰鬥力的體現,也就是機動能力越強,戰機獲勝的機率越大,受到這一個思路的影響,當時美國後續的所有高空高速戰機設計方案全部被否定,包括轟炸機B-1A。
在這樣的背景下,擁有更大高速效能優勢的可變後掠翼就被淘汰了,因為採用可變後掠翼是要付出代價的,比如在變化過程中飛機重心也在變化,結構複雜維護不方便,而且體重重了很多,影響戰機的低速機動性,空戰能力減弱,成本昂貴很多等等,隨著F15的出現,之後的所有戰機再也沒有采用可變後掠翼的了!
而三代機在最大速度的要求上也沒有這麼苛刻了,普遍有所降低,比如二代機的巔峰之作米格-25,最大飛行速度3.2馬赫,這個記錄恐怕要保持相當長的時間了!
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4 # 從此蕭郎是路人甲
長江後浪推前浪,變後掠翼就被拍死在沙灘上。
戰鬥機設計很大程度上是一門權衡和妥協的藝術。人們當然希望戰鬥機擁有所有的優點,速度更快、航程更遠、升限更高、重量更輕、更耐用、操縱更方便等等。但是這樣的狀態終歸只是夢想而已,飛機的很多指標都是相互矛盾的,比如飛機如果高速效能突出,那麼一般來說就會惡化低速效能。對於飛機設計師來說,在給定的技術條件下,只能為了專案整體成功不斷地做出取捨。
戰鬥機進入噴氣時代後,為了降低阻力、提高速度,戰鬥機一般採用後掠翼佈局,後掠角度越大,超音速飛行的阻力越小。
飛機在飛行中因空氣阻力產生激波阻力,機翼後掠越大,就可以藏在激波以內,降低飛行阻力、提高飛行速度。所以早期的戰鬥機為了達到理想的速度效能(比如超過2馬赫)一般採用後掠角極大地翼形甚至是三角翼。
米格21就是這一思路突出的典型。
採用大後掠角翼形的飛機雖然高速效能好,但是卻要付出兩方面的代價:
一是低速效能差,不利於低速區間的纏鬥,而且起降效能較差,尤其是對起降條件要求比較苛刻的艦載機來說;
二是展弦比較低,不利於載荷航程效能,也就是說飛不遠、帶不多。
於是飛機設計師就想:能不能設計一種可變形的機翼,高速飛行時擴大後掠角以降低阻力,低速飛行時減小後掠角以改善升力效能?
結論就是變後掠翼方案。
與噴氣時代的很多獨創性發明一樣,變後掠翼技術最早由納粹德國的飛機設計師研發,在P.1101型戰鬥機上進行了最初的驗證,但是該專案由於納粹德國的戰敗而胎死腹中。二戰後美國在德國的研究成果上更進一步,推出了X-5變後掠翼驗證機。
在雄厚的國力支撐下,美國終於將變後掠翼技術實用化,第一個實用型號就是大名鼎鼎的F-111。透過採用變後掠翼技術,F-111最高速度達到2.5馬赫,突防能力很強。而且F-111還有著戰術飛機中最好的載荷航程效能,最大起飛重量45噸、最大航程超過6000公里。變後掠翼帶來的諸多優勢使得這一時代的諸多美國軍機都紛紛採用,包括B-1系列戰略轟炸機
變後掠翼技術使得B-1轟炸機兼具高速突防能力和優秀的載荷航程效能。
而在F-14上,變後掠翼技術發展到了終極。在機載計算機的控制下,F-14的機翼可以根據飛行情況在20°-75°的範圍內自動變化後掠角,獲得最佳的翼形,使得F-14極具備極佳的高速截擊效能,也有超強的格鬥能力,而且著艦效能也非常好。F-14在全世界範圍內俘獲眾多粉絲,性感的變後掠翼功不可沒。
長期跟蹤美國技術路線的蘇聯也有樣學樣,在一系列軍機上使用了這一技術,比如米格23/27、蘇24、圖22轟炸機和圖160轟炸機。
圖160戰略轟炸機是有史以來最漂亮的飛行器,不接受反駁。
除了美蘇兩個超級強國,歐洲也在狂風戰機上採用了變後掠翼技術。從全世界範圍看,變後掠翼堪稱上個世紀60-70年代最時髦的潮流。
但是自70-80年代進入三代機時代後,變後掠翼技術就戛然而止了。原因是變後掠翼技術雖然較好的兼顧了高速和低速效能,但是有2個根深蒂固的缺點:
1、採用變後掠翼技術必須在機翼內採用複雜的動作裝置等,提高了飛機空重。就拿最典型F14來說,空重高達19噸,比蘇27還重3噸。超重的機體降低了飛行效能,無法滿足三代機時代對機動性的要求。
2、變後掠翼裝置提高了飛機造價,而且增加了飛機維護難度,降低了可靠性。
看看F-14的變後掠翼裝置,有大量的液壓管路、驅動裝置和活動件,堪稱地勤人員的噩夢。F-14從來就不是一種可靠性高的戰機,在職業生涯的末期其單位保障強度是大黃蜂的9倍,最終被皮實耐用的塑膠蟲替代。
而氣動控制技術的發展徹底把變後掠翼技術送入歷史垃圾堆。在三代機上,靜不穩定機身+電傳飛控技術大大提高了飛機的機動性,再配合邊條翼和鴨翼等氣動技術甚至推力向量技術,大大改善了飛機在幾乎所有速度區間的表現,以更小的代價獲得了更優秀的氣動效能。
長江後浪推前浪,前浪被拍死在沙灘上,人類歷史就是這樣螺旋上升。
f14是一款經典的可變後掠翼戰鬥機,戰鬥力很高,甚至與本家的f15模擬戰都未嘗敗績,在世界各地的戰場也戰果頗豐。但因為維護和使用成本高而被f18取代。為什麼現在沒有任何一個國家想設計製造一款類似f14的新型可變後掠翼飛機了呢?
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結構複雜,而複雜意味著故障率的可能性會提高。現在飛機的氣動佈局越來越合理,各種電傳系統的完善程度越來越高。更重要的是,向量發動機的出現,可以更好應付機動各種需求