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  • 1 # 軍器戰位

    前言:

    目前,戰鬥機是每個國家奪取空中制空權的唯一力量,也是每個國家空軍部隊當中最主要的武器裝備。而在螺旋槳戰機時代,戰鬥機的飛機機翼佈局,一般可以分為單翼、雙翼佈局,當然那個時候戰鬥機也有像飛翼佈局、前掠翼佈局這樣的特例存在。而螺旋槳戰鬥機的單翼佈局,在這當中又可以分為上單翼,以及下單翼的主要氣動佈局。到了二戰結束以後的噴氣式戰鬥機橫行的時代,戰鬥機的氣動外形佈局又發展出了許多型號,就比如前掠翼、後掠翼、三角翼、鴨翼、可變後掠翼、以及常規機翼氣動佈局等等。

    在這當中,戰鬥機所使用的任何氣動佈局,都是根據自己被賦予的作戰效能,或者是條件的影響所選擇的。而每一種機翼的氣動佈局都有自己的優點與缺點存在,下面咱們就講講每一種戰機的氣動佈局都有何種優點存在。

    採用後掠翼氣動佈局的戰鬥機,顧名思義就是整個機翼向後驚,至於向後驚到什麼樣的角度,這隻能由研發單位對這款戰鬥機所執行的任務需求而定。在後掠翼戰鬥機出現之前,世界各國所研發的戰鬥機大多采用的是平直翼,就比如二戰時期的“零式”戰鬥機,所採用的就是下平直翼的機翼佈局。採用平直翼氣動佈局的戰鬥機,都有一個非常大的缺點難以避免,那就是平直翼在戰鬥機飛行時,由於機翼是標準的橫向面對前方,所以在空中飛行時受到的風阻會非常大。如果一款採用平直翼的戰鬥機,想要在不改變機翼佈局的情況下,單單以改變發動機的轉速或者是推力來提高飛行速度的話,那麼很可能會在戰鬥機執行高速飛行時付出解體的代價。

    所以在戰鬥機普遍採用平直翼的時代,世界各國所研發的戰鬥機無論如何都不能突破音速,就算是儘可能地接近音速也做不到。

    在二戰中,德國所研發製造的ME-262戰機,這是世界上第1款投入實戰的噴氣式戰鬥機,同時也是世界上第1款投入實戰採用後掠翼氣動佈局的戰鬥機。雖然德國ME-262戰機機翼的後掠翼並不大,甚至於平直翼也差別不了多少,但是這絕對是一款貨真價實的後掠翼戰鬥機。

    實際上後飛機後掠翼的概念,早在二戰之前就已經出現,出現這種概念的原因就是當時的航空科學家們,一直都在想方設法的想讓戰鬥機飛得更高、飛得更快。而後掠翼氣佈局的戰鬥機優點也非常多,比如在執行高亞音速或者超音速飛行時,後對應可以極大的減小風波阻力、增加機翼產生的升力等。並且在依靠推力強大的噴氣式發動機之下,後掠翼會讓整架戰鬥機更容易的突破音障達到超音速飛行,並且在戰機執行高空高速飛行時,擁有極好的飛行穩定性。

    美國在二戰結束以後研發的F86戰機,以及另外的米格15戰鬥機,這兩者都是後掠翼戰機史上的經典之作。

    採用後掠翼氣動佈局的經典機型,很可能就是在二戰結束後,第1批出現的噴氣式戰鬥機F86與米格15了。這兩款戰鬥機也是世界上,第1批能夠真正突破音障的戰機,在此後世界各國也將超越音速作為戰鬥機研發的重中之重。值得一提的是,F86戰鬥機的後掠翼研究成果,同樣是出自於參與研發ME-262戰機的工程師“布茲曼”,德中國人“布茲曼”同樣也是飛機後掠翼佈局概念的提出者。而米格15戰鬥機的後掠翼技術,則是出自於“布茲曼”研究ME-262戰鬥機時所遺留的資料與資料。

    採用可變後掠翼氣動佈局的飛機也很多,比如F14“雄貓”、米格23、“狂風”戰鬥機,這些飛機都是採用可變後掠翼氣動佈局的經典機型。因為在二戰結束以後,噴氣式戰鬥機為了追求高空高速效能,都已經極大地犧牲了低空低速作戰能力。而有些國家正是看到了在一個“真空地帶”,進而想要研發一款能夠在不犧牲超音速飛行能力的情況下,擁有極好低空低速作戰能力的飛機。所以可變後掠翼飛機正是在這種情況下被提了出來,目的就是為了解決戰鬥機低空低速效能極差的不足之處。

    為了追求超音速突防效能的圖160轟炸機,同樣是採用了可變後掠翼的氣動佈局。

    實質上飛機可變後掠翼的概念,早已經在上世紀40年代就出現了,但是由於當時技術條件的影響,世界各國都沒有製造出實用的可變後掠翼飛機。在一般情況下,可變後掠翼戰機是絕對比固定的後掠翼戰機優點要強的,當然這也只是單單指作戰效能。採用可變後掠翼的戰鬥機,在低速與高速作戰時都可以達到非常理想的狀態。可變後掠翼的工作方式,主要就是機翼主體有鉸鏈,或者是液壓系統所控制。在執行高速飛行時,飛行員可以操縱控制系統,將飛機機翼儘可能地向後掠,以此達到非常理想的高速飛行狀態。

    而如果想要執行低速作戰的時候,飛行員同樣可以操縱控制系統,將飛機機翼往平直翼方向推動,從而讓飛機擁有非常好的低速飛行效能。

    上圖為採用可變後掠翼的歐洲“狂風”戰鬥機

    可變後掠翼的優點,正是在於可以讓飛機在高速與低速飛行時,機翼能夠在某些角度之內隨意切換。比如,在戰機即將著陸、起飛,或者是執行低速飛行作戰時,就可以開啟操縱系統將機翼的後掠度角縮小,以此來將飛機的機翼升力增加,讓整架飛機的低空作戰能力提高。如果想要執行超音速飛行、或者是高亞音速飛行的時候,這時就可以操縱控制系統,將飛機機翼的後掠角度加大,從而讓飛機提高加速能力以及高速飛行效能。

    單純的後掠翼戰鬥機,雖然同樣擁有超越音速的能力,但是這種結構對於機翼材料的要求也非常高,最多也只能夠在一倍音速上下徘徊,根本不可能讓戰鬥機突破兩倍音速的飛行效能。而三角翼的氣動佈局正是為了解決這一難題,在第1代戰鬥機淘汰之後,為了追求更高的飛行速度,當時世界各國在研製第2代戰鬥機時都普遍採用了“三角機翼”佈局。比如當時的米格21、F102、殲7等戰鬥機,正是因為採用了三角翼的氣動佈局,也讓這些戰鬥機擁有了兩倍音速上下的最大飛行速度。

    採用三角翼氣動佈局的戰鬥機,無疑就是為了單一追求超音速時極佳的飛行效能,並且三角翼的結構強度極高。

    米格21戰鬥機屬於有尾三角翼佈局,也就是在主體三角機翼的後面,還配備有一個後掠水平尾翼

    採用三角翼氣動佈局的戰鬥機,在執行超音速飛行時機擁有風波阻力小、結構強度極高、能極大地提高機翼升力等優點。不過,三角翼氣動佈局雖然在高空高速飛行時的效能極好,但是卻犧牲了低速飛行時的操縱性與機動效能。目前三角翼也已經衍生出了多種型號,比如純三角翼、鴨式前翼三角翼、有尾三角翼、曲線三角翼等等形態。

    鴨式機翼氣動佈局,正是基於三角翼之上,只不過是在三角翼的前端再加上一個前置小機翼。目前採用鴨翼氣動佈局的戰鬥機,比如中國的殲20、殲10以及歐洲的EF2000、瑞典的Saab-37等,都是鴨式氣動佈局的經典機型。實質上鴨式氣動佈局的戰機,這其中主機翼前端的“鴨翼”,也可以理解為常規氣動佈局的水平尾翼,只不過是將水平尾翼放到了前端而已,這種氣動佈局可以極大地提高戰機的時速攻角。

    目前中國的殲20戰鬥機,由於發動機技術的原因,同樣是採用了鴨式氣動佈局以此來提高機動性

    鴨式氣動佈局的戰鬥機,擁有極大的升阻比,並且前端的小“鴨翼”可以為戰機獲得非常大的升力。一般情況下,採用鴨式氣動佈局的戰鬥機,在整體的機動效能上是完全超過常規佈局戰機的。就比如中國的殲10、殲20戰鬥機,由於中國在航空發動機上的短板,採用鴨式氣動佈局,就可以讓這兩款戰鬥機彌補發動機效能差,從而造成的機動效能降低的情況。

  • 2 # 九品侍衛

    後掠翼的氣動特點就是有效增大機翼的臨界馬赫數,推遲機頭幾波的到來(幾波就是飛機在接近音速時所產生的空氣阻力,飛行速度越快幾波的阻力就越強),並減小超音速飛行時翼尖所產生的阻力。說白了就是利用後掠翼造型將主翼翼尖藏進機頭所產生的幾波內,從而有效降低空氣阻力,但缺點就是後掠翼只適合高速飛行,但對於低速以及操控性可以說是很差的。

    可變後掠翼的特點基本上跟後掠翼相同,唯一不同的是可變後掠翼在主翼翼根部分加裝了連結驅動部件,飛機如果想要飛超音速就把主翼向後挪,直接做到後掠翼的功能,想要使用低空低速操控效能,再用連結驅動部件將主翼展開,由此達到不錯的低空低速操控效能。但缺點就是結構複雜易於出故障,且保養維護成本困難,所以只列裝了少數機型就草草下馬了。

    三角翼佈局可謂是對高空高速與低空操控而做出的中和考量,首先三角翼佈局的戰機,主翼的面積就要比傳統主翼大,翼面大就意味著擁有者更好的氣動效能,所以很多歐洲戰機都普遍選擇了三角翼佈局,但由於三角翼佈局的主翼實在是太大,所以不得不取消副翼,造成操控效能一般。

    鴨翼佈局則是三角翼佈局的升級版,通過觀察不難發現鴨翼佈局的戰機基本上都是三角翼設計,而在主翼前面增加鴨翼其實就是為了增加三角翼佈局更好的空氣升力以及讓戰機獲得更好的控制性與靈活性,所以像是歐洲的颱風、陣風,中國的殲10、殲20,基本上都採用了鴨式佈局。

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