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( 二 )


第一种成功采用边条翼并结合主动控制技术的是F-16战斗机 , 但将边条翼和升力体结合得较好的是F-22 。它的边条翼从机头顶点延伸到翼根 , 与机身和进气道融为一体 , 共同形成一个升力体 , 在产生更大升力的同时 , 也增加了飞行稳定性 。
鸭翼与边条翼组合 。现代飞行器为提升升力系数 , 不少选择了鸭翼和边条翼共存的布局 。比如 , 俄罗斯的部分苏-35、苏-34、苏-30MKI , 欧洲的“台风”“阵风”和“鹰狮”等都是如此 。
这种气动布局的战机拥有更好升力和敏捷性 。鸭翼尺寸一般比较大且与机翼分开 , 在一定条件下产生的附加升力比细长形的边条翼大 。边条翼在某些情况下 , 又能比鸭翼产生更大升力 。两者的组合相得益彰 。除了增加升力 , 鸭翼还有利于保持飞机的飞行稳定性和可控性 。
美国和俄罗斯第四代战斗机采用的是常规气动布局 , 未采用鸭式气动布局 。原因很多 , 其中之一就是采用鸭式布局时 , 飞控处理较为困难 , 而且会给战机隐身设计带来更大难度 , 所以他们回避了这一布局设计 。
升力体边条翼鸭式布局组合 。飞机的气动布局设计 , 不仅要考虑到飞机机动性 , 还要考虑稳定性、操纵性、强度、刚度等一系列问题 。特别是现代飞机追求高机动和高速度 , 对气动布局的要求更加苛刻 。
全球同时采用鸭翼、边条翼和升力体气动布局的战机很少 , 一个最主要的原因就是如此组合设计难度很大 。但是 , 中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所显然成功攻克了一系列相关难题 , 这也是其设计获奖的原因 。
【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】采用鸭翼和边条翼设计 , 就必须面对鸭翼、边条翼和主翼的工作匹配问题 。这两者如果与升力体设计同时采用 , 则要面对的问题会更多 , 其大小、形状、位置等参数都需要通过精确计算和大量风洞试验才能获得 , 如此 , 组合才能达到最优 。而且 , 在增效的同时如何减重 , 怎样在重量和飞行效能中间取得平衡 , 也是设计人员必须面对的问题 。这些 , 都会使相关设计难度大增 。
这种组合 , 不是简单的搭配 , 而是无数次测试与风洞试验的结果 , 关乎创新与实力 。
“三大宝” , 未来能否随着战斗机一起飞
未来战斗机的发展 , 重点是提高全高度、全天候、全方位空战能力 。一些专家将其主要特征概括为“六超” , 即:超扁平外形、超声速巡航、超常规机动、超远程打击、超维度物联、超域界控制 。
综合各国对下一代战斗机的预期和理解 , 推测下一代战斗机有可能配备人工智能和量子雷达 , 具备在无人参与的情况下遂行战斗任务的能力 , 能够达到高超声速 , 出入近太空 , 并可使用新物理原理武器等 。因此 , 有人/无人控制系统、提高隐身性、改进飞行性能和通信系统是下一代战斗机的关键标准 。其中 , 有人/无人控制系统、隐身性、高超声速飞行性能等 , 都将基于飞机气动布局的全面创新 。这就决定了气动布局设计仍将是新形势下的“老命题” 。
升力体布局是未来战斗机的流行模式 。未来战机被期待具有大挂载量 , 这就需要采用翼身融合的升力体布局 , 来实现机翼加大载油量和机身增加升力 。鉴于探测技术突飞猛进 , 为提高在战场的生存力 , 未来战斗机必将采用更强悍的隐身设计 , 其中飞机布局上极有可能采用超声速无尾三角翼升力体设计 , 彻底取消平尾和垂尾 。全翼身融合和大升阻比的升力体设计 , 可以使战机获得更高的机动性和隐身能力 。
边条翼布局或将是未来战斗机的标配 。采用中等后掠翼加大边条翼是第三代高机动性战斗机的典型设计 。第四代战机如F-22采用了特殊的边条翼布局 , F-35、苏-57等也采用了特殊的边条翼设计 , 因而具有优良的飞行品质 。未来战斗机一般是现有战斗机技术的延伸 , 因此 , 边条翼布局仍将是未来战斗机不可或缺的设计 , 只是其设计将更加超前与合理 。


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