苏-57隐身战斗机|浅谈世界主流战机气动布局流行款式及发展趋势
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苏-57战机资料图片
2020年7月15日 ， 国家知识产权局官方公布了第二十一届中国专利奖评审结果 ， 中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所的“升力体边条翼鸭式布局飞机”外观设计专利荣获金奖 。由此 ， 升力体、边条翼、鸭式布局这些助飞战机的“隐性”翅膀 ， 再次成为航空爱好者关注的热点 。本期《兵器大观》特别邀请有关专家为您解读相关内容 。
战机气动布局的“三大宝”
除少数垂直起降战机在起降阶段靠改变气流方向来产生升力外 ， 大多数飞机都是靠运动过程中机翼产生升力来克服重力的 。
机翼升力产生的原因比较复杂 ， 相关理论也较多 ， 很少有哪种理论能够完全解开升力产生的全部秘密 。但有一点可以确定 ， 飞机升力主要来源于机翼上下表面气流的速度差导致的气压差 ， 升力的大小与气流运动的速度、空气的密度、机翼的面积和机翼角度有关 。
当然 ， 飞机飞行时也会遇到各种阻力 ， 如摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力、干扰阻力和波阻力等 。不断优化气动布局 ， 其作用就是增加升力、推力和安全性 ， 减少各种阻力 。
气动布局是决定战斗机机动性的重要因素之一 。升力体、边条翼、鸭式布局与机翼相比不够“显眼” ， 属于战机“隐性”的翅膀 。从作用上讲 ， 它们算得上是现役主流战机气动布局的“三大宝” ， 在世界各主流战机上发挥着重要作用 。
升力体布局 。相对于传统飞行器的机翼设计 ， 升力体是一种完全不同的概念 ， 它采用三维设计的翼身融合体来产生升力 。这种设计可在较低速度下获得较大的升力 。
自从1957年艾格尔斯和阿伦两位科学家偶然发现这种设计的优势后 ， 美国和苏联就开始了相关研究 。美国的航天运载飞行器“冒险星”的1/2比例原型机X-33、太空救生船原型机X-38均采用了升力体构型 。
采用升力体设计的三代飞机有苏-27、米格-29等；四代机中有F-22、F-35、苏-57等 ， 其中苏-57的升力体设计特征更加明显 ， 机身宽大 ， 升力更强 ， 阻力更小 。
边条翼布局 。作为50年代中期出现的设计 ， 边条翼是在常规后掠翼或三角翼布局基础上 ， 在机翼前缘翼根部延伸出的一对贴近机身的狭长、尖前缘、大后掠细长翼片 。通常边条翼都设计成与机身和主翼完全融合的形式 ， 形成复合机翼 ， 可改善战机的机动性、过失速特性 ， 特别是能有效提升飞机升力 。它通常分为机翼边条和机身边条 。
鸭翼布局 。又称前置翼或前翼 。早在1903年 ， 莱特兄弟的飞行器就使用了前翼配置 。这种配置的特点是将水平稳定面放在主翼前面 。
采用鸭翼的飞机布局称为鸭式布局 ， 代表机型包括俄罗斯的部分苏-35、苏-34、苏-30MKI ， 欧洲的“台风”“阵风”和“鹰狮”战斗机等 。
有的战斗机鸭翼不能操纵 ， 有的则可操纵 。鸭翼可操纵的如欧洲的“台风”“阵风”和“鹰狮”等 ， 这类鸭翼除了可产生涡流升力外 ， 还用于改善跨声速过程中安定性骤降的问题 。降落时 ， 可操纵鸭翼偏转角度 ， 起到减速板的作用 。
根据安装位置 ， 鸭翼可分为上、中、下三种配置 ， 综合考虑升力和失速迎角效果等因素 ， 鸭翼布局的飞机常采用上鸭翼和中鸭翼 。
组合不是简单问题 ， 关乎创新与实力
不同的气动布局在不同的飞行状态下各有所长 。作战需求不同 ， 战机对气动布局“三大宝”的选择及组合方式也不同 。
边条翼和升力体组合 。对战斗机来说 ， 采用边条翼能改善飞行性能 ， 克服常规后掠翼、变后掠翼飞机在低速特性、波阻、飞行稳定性等方面的不足 。采用升力体则可增加战机内部有效空间 ， 降低飞行阻力 ， 提高高速飞行能力 。因此 ， F-22、F-35、苏-57、苏-27和米格-29等都采用了边条翼和升力体相结合的布局 。
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