北国鹰狮之JAS-39全解析(要求加精)

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引言


萨伯(Saab)公司的“鹰狮”飞机几乎是创造了一项奇迹。它在所有的高度上都具有超音速的能力,可以从粗糙的道面上起飞,采用了集成化的航电设备,使飞行员具有良好的空情警觉性,设计时考虑了尽量缩短外场使用时的复飞准备时间,外场只需要少量维护人员。“鹰狮”飞机的机身较小,无论从气动力还是从结构来讲,都是高度复杂的。


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研制背景


70 年代后期,当瑞典空军编制“鹰狮”飞机的技术要求的时候,是准备用它来替代 Saab-35“龙”和 Saab-37“雷”的,着重强调飞机的“变用途”能力和飞机的空中优势能力,因此命名为 JAS-39 战斗、攻击、巡逻机。“变用途”是指飞机在执行任务的过程中改变用途的能力;“多用途”要求飞机在执行任务之前按照特定的任务进行配置。JAS-39“鹰狮”飞机的主要目标是截击接近瑞典海岸的外国飞机,并对入侵的敌机给予还击。


当时,华沙条约国和北约成员国的飞机经常进人瑞典的领空。具体来讲,瑞典空军希望寻求一种能够对抗苏联的 Su-27“侧卫”及其改型机的飞机。据瑞典情报部门预测,在“鹰狮”飞机的服役过程中,Su-27 飞机是它可能遇到的最大的威胁。由于俄罗斯距瑞典的最近点只有 200km,“鹰狮”飞机不必要设计成为一种大型的双发飞机——这一点不同于同时代的其它飞机。这种轻型单发的设计方案的直接优势是减少了飞机的成本,“鹰狮”飞机的出厂成本只有“台风”或“阵风”的三分之一,但同样具有良好的机敏性和较小的雷达截面。较小的机身也降低了飞机的耗油率。


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Su-27 机动性优良,飞行员过于大胆导致 1987 年与挪威 P-3 的碰撞事件


JAS-39“鹰狮”飞机的设计论证始于 70 年代,当时政府出资进行了一个论证项目,研究下个世纪的国防需求。该项目的目标是减小战斗机的尺寸、降低战斗机的费用,而不是提高飞机的性能。


其实,在 1965 年当瑞典考虑 Saab-37“雷”的替代机种的时候,政府的采购委员会认为麦道公司的 F-4“鬼怪”飞机比较合适,但仍有一些缺点。它不能满足瑞典空军的作战需求,使用和维护费用较高,换装瑞典的综合控制系统还需要花费更多的费用。


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Saab-37 也是一代经典名机


当时瑞典方面就预测,从 60 年代到 80 年代,技术的进步将使飞机的重量减轻一半左右。技术进步的主要方面是:发动机的改进、复合材料的使用、纵向不稳定性与电传飞行控制技术以及航电技术的发展。现在看来这些预测都是正确的。


当时研究了许多飞机构型,其中包括前掠翼+V 型垂尾、传统后掠翼+前置尾翼以及各种鸭翼+三角翼布局。瑞典还与许多其它的飞机制造商进行了讨论,其中包括英国航宇公司(BAe)、MBB 和洛克韦尔公司。MBB 和洛克韦尔公司当时特别关注过失速机动,但 Saab 公司一直认为在未来作战中过失速机动不会发挥重要作用。直到今天,这仍然是一个争论热点,许多飞机制造商开始认真地考虑矢量推力,使飞机获得“超机动”能力。


Saab2110 方案最后发展为 JAS-39,它采用了鸭翼+三角翼布局和侧置进气道。侧置进气道的方案受到了许多观察家的批评,但是,Saab 公司认为,该机的机身较长,足以平滑飞机迎角引起的气流畸变。另外,通用电气公司的 F404-400 发动机也是一种气流适应性较好的发动机。项目的早期研究表明,机腹进气道(像洛马公司的 F-16 飞机那样)并不适合机身较小的飞机。首先,这种布局的飞机前起落架过于靠前,使前后轮距过小,地面操纵性变差。另外,这种布局限制了机身中线外挂物的长度,存在严重的外来物损伤的威胁,产生发动机无法承受的气流畸变,飞机正面的雷达特征信号过大。


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“鹰狮”最终外形三面图


Saab 公司最后得出结论,采用纵向不稳定和近距耦合的鸭翼+三角翼设计可以获得良好的机动性、加速性和短距起降能力。这是一种能够满足 JAS-39 飞机三种主要用途的理想构型。在初始设计过程中,曾经考虑过采用二维矢量喷管,以提高飞机的机敏性和短距起飞降落能力。但是,对 JAS-39 来讲,最主要的需求是尽可能简单而廉价的缩短飞机的滑跑距离,要实现这一点,可以使前翼和升降舵产生向下的力,并在 4 个机轮上都采用刹车装置。因此,JAS-39“鹰狮”最后没有采用矢量推力。


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机轮内侧的刹车装置


为了获得最佳的翼身融合效果,采用了中置机翼布局,这样也使外挂物获得了良好的地面间隙。而一般来讲,外挂物的地面间隙一直是小型飞机的一个不好解决的问题。由于采用中置机翼,JAS-39 飞机的主起落架安装在机身上,另外,为了与主翼获得最佳的气动力耦合前翼要具有一定的安装角。


JAS-39“鹰狮”采用切角三角翼,锯齿形前缘,后掠角 45°。增升装置由两组前缘襟翼组成,通过全权限三余度电传飞行控制系统与飞机的升降舵相连。大迎角时,前缘襟翼下偏,可以延迟机翼失速。后缘襟翼向下偏转时,可以使飞机抬头,从而提高飞机的机敏性。这一点与传统的纵向稳定飞机不同,对于纵向稳定的飞机来讲,后缘襟翼下偏会使飞机产生低头力矩。全动鸭翼也是切角三角形,前缘后掠角 43°。


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机翼全貌











本文内容于 2007-10-7 4:09:04 被xy11034编辑

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