[原创][娱乐]关于国产苏27/30平台战斗机后续改进方向的探讨(1)

国产苏27/30平台战斗机主要有歼11(单座制空)、歼15(三翼面舰载机)和歼16(双座多用途)三大类。其中歼16将是四代机歼20的最佳助手。国产的航电和航空武器系统已经达到甚至赶超了俄国水平。当长寿命机身、大推力发动机和矢量发动机将来也赶上来之后,后续的改进方向又在哪里呢?

苏57战斗机是苏27/30平台的一次不算成功的重大升级,争议很大,至今也未能批量服役。通过苏57,我们可以看到苏27/30平台的大体发展趋势,可以为自行改进国产苏27/30平台战斗机提供借鉴,使其更好地协助歼20战斗机执行作战任务。

1、改用外倾15度双垂尾

外倾双垂尾相对垂直双垂尾的优点在于:大迎角时方向稳定性更好、在起飞和降落时可以提供额外的翘头压力(可以削减水平尾翼的负升力)、可以减少雷达反射面积有利于隐身。缺点在于垂尾效率会有所降低,飞控系统需要重新匹配,垂尾根部结构要略有增重。

以F15沉默鹰所采用的外倾15度双垂尾为例,其垂直分量的cos(15°)=0.966,水平分量的sin(15°)=0.259。以3.4%的垂直舵面力的损失,换来了25.6%的水平舵面力。这笔生意是比较划算的。只需要向后延伸一点点垂尾舵面的后边缘,就可以轻易补偿3.4%的舵面力损失。外倾双垂尾的舵面力相对机身中轴线的力矩并不比垂直双垂尾的小。之所以选用F15沉默鹰的外倾15度双垂尾方案而不是FA18的外倾18度方案(cos(18°)=0.951;sin(18°)=0.309),是因为交换比更高(7.6:6.3),对现有结构影响更小。

外倾的双垂尾在大迎角时可以更好地避开机身对垂尾的遮挡,增加方向稳定性。这有利于缩小甚至取消苏27/30平台的左右腹鳍,可以减重和进一步减少雷达反射面积。

“外倾的双垂尾容许在起飞时两侧舵面同时向内翻转(toe in),依靠外倾的角度,形成额外的向下的压力分量,以主轮为支点,及早地使机头抬起来,缩短起飞距离;”。“直立的双垂尾除了作减速板外,不能做到外倾双垂尾的其他功能。”。用外倾双垂尾替代压平尾来实现翘机头,平尾不再提供负升力,反而可以产生额外的升力。此消彼长之下,对缩短起飞距离和增大最大起飞重量有好处。这对于歼15舰载机更加实用。万一降落失败需要复飞时的安全系数更高。

由于苏27/30平台战机的水平尾翼直接安装在垂尾的外侧面上。如果垂尾外倾15度,必将导致二者干涉。这样就需要做避让处理。可以将水平尾翼转轴前方会与外倾垂尾干涉的部分从水平尾翼上分离出来,固定在尾撑边条上;然后扩大水平尾翼来补偿面积损失。扩大的方式有两种:外展并后延,或者改用类似F15的阶梯状水平尾翼。从苏27/30平台战机水平尾翼上翘状态的照片和机尾黄色扇形刻度线来看,很可能不会发生水平尾翼与外倾15度双垂尾的干涉。即便发生也很轻微。

全动式垂尾的高度更低,但其结构与苏27/30平台战机的垂尾结构差异太大。外倾15度比较小,无法充分利用全动式双垂尾的效能。所以外倾15度双垂尾还是常规的垂尾结构,只是当前架构的微调。

既然外倾双垂尾有不少好处,代价也有限,为什么苏30SM和苏35不使用呢?我想主要是俄国的发动机推力大,又有量产的矢量发动机,苏30SM还装备了辅助鸭翼(苏35量产型取消了鸭翼,简化结构),所以他们看不上外倾双垂尾的动力特性。苏27/30平台战机的短直通式发动机进气口,导致其雷达隐身能力很差,俄国人也够彪悍,不在乎外倾双垂尾的那点雷达隐身特性。

之所以建议国产苏27/30平台战斗机采用外倾双垂尾,是因为国产大推力发动机已经获得阶段性成功,而矢量发动机要走较长的一段路。在那之前,可以通过进一步优化机身方案来实现弯道赶超,缩小差距。


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