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超音速轟炸機,俄羅斯美國選擇了可變後掠翼。超音速客機協和和圖144選擇了三角翼。好像美國研發了三角翼的女武神,但不成功。這兩種構型有啥優劣?目前三角翼在戰機方面應用還很多,可變後掠翼很少了,可變後掠翼未來還有前景嗎?
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  • 1 # 五嶽掩赤城

    超音速客機想要實現超音速巡航,而三角翼構型超音速阻力最小且重量小結構簡單

    三角翼構型飛機機翼後掠角大,超音速誘導阻力小,同時保證足夠的翼面積、升力水平和結構強度,因而非常利於超音速飛行。但展弦比和翼展太小,亞音速工作效率非常低,所以選擇這一佈局的飛機,設計時主要工作區域或作戰區域都是以超音速為主要目標。比如協和號客機設計時,氣動佈局針對2馬赫速度最佳化,儘可能降低這一區域飛行時的阻力,實現不開加力超音速巡航,從而降低燃料消耗率,將經濟性控制在普通消費者可以接受的水平。

    圖-144(前)和協和號客機(後)

    飛機在跨越音速飛行時,受“音障”激波阻力衝擊,飛行阻力會猛增3倍。直到飛行速度超過1.7馬赫後,將音障甩在身後,激波阻力才會降低。大部分超音速飛機是取樣加力燃燒室的方式增加推力,然而加力推力燃燒後不經過渦輪機做功,單位油耗率會翻倍不止,經濟性差。

    協和號客機最高飛行速度2.04馬赫,出於劇烈摩擦的高溫擔憂,實際速度最高控制在1.98馬赫之內

    所以協和號客機是採用混合式的超音速巡航方式,其使用4臺帶有加力燃燒室的奧林帕斯593渦噴發動機,單臺最大推力17.2噸。起飛後先開啟加力,將飛機加速1.98馬赫後關閉加力,飛機最終可以在穩定在1.75馬赫的速度持續巡航。美軍F-22的超音速巡航其實也是這種模式,先開加力突破音障,然後關閉加力穩定在1.7馬赫速度巡航。與F-22不同的是,協和號客機開啟加力情況下,推重比也只有0.37,關閉加力後推重比更是隻有0.23。以如此低的推重比水平來實現超音速巡航,那麼只能推力不足氣動補,採用這種大後掠角三角翼佈局也就不足為奇了。

    白天鵝一樣的圖-160

    而B-1、圖-160這種超音速轟炸機,他們只是想把超音速作為突破敵方防空系統的手段,只要在最後突擊時進入超音速就行了,平時巡航正常飛行時用亞音速就行了。亞音速沒有激波阻力,飛行阻力小油耗率低航程長,而航程對於戰略轟炸機來說同樣非常重要。再加上協和號客機這種一切為了超音速巡航犧牲代價太大,戰略轟炸機還要為飛行效能、載彈量等方面考慮的不值得。

    所以可變後掠翼是個非常好的折中方案,可變後掠翼透過調整機翼後掠角和展弦比,從而可以同時滿足亞音速和超音速飛行需求。但缺點在於結構複雜、重量太大、製造和維護成本更是高昂。對於出動較少的軍用飛機來說可以接受,而對於民航日常來說,則完全無法接受。

    XB-70

    最後,XB-70女武神機翼結構其實很特別,機翼外端可以向下折,從而壓縮空氣和激波,產生升力隧道的效果提升升力。

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