俄专家:中国“猎鹰”将飞向何方?(2)


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资料图:首架L-15高级教练机原型机试飞


设计特点


我参加了2006年的珠海航空展,在那里我第一次近距离的看到了L 15的原型机。L-15飞机为串座、双发、两侧边条下进气、前三点起落架正常布局,采用大边条、翼身融合设计,机翼为中等展弦比、带前缘锯齿,全动平尾,单垂尾,两台加力涡扇发动机。


第一眼看过去,L-15宽敞明亮的座舱比其他飞机更醒目。L-15的前舱下视角有16。,后舱下视角有6。,侧面和后方的视野也很广。舱盖和风挡采用了与机身融合的设计,并不是传统的气泡式设计,这种设计在现在的隐身飞机上是必要的。为减小和屏蔽座舱的雷达散射,作战飞机会在玻璃上镀膜。对于舱盖与机身融合的飞机而言,镀膜后整体的RCS会减小,但是非融合设计的气泡式舱盖玻璃全部镀膜后可能会恰得其反,所以这类飞机一般只在风挡上镀膜。L-15机头安装有测试调整用的空速管,估计生产型将只保留机头两侧下方的L型空速管。目前中国“枭龙”战斗机已经安装了更先进静压式的空速管,这种空速管通常为隐身飞机的最爱,主要优势是雷达散射比较小,对机头气流无干扰。


从上往下看,L-15的边条和YAK-130基本一致,不是F一16或者T一50那种尖尖的带S形的边条,而是外凸的尖拱形,如F/A 18E/F和MIG一35。L-15的边条前缘后掠角大约55。,有下反,由于后机身的不同,L-15的边条比YAK一130和M一346的要大。根据俄罗斯中央流体力学研究所和NlASA的实验,这样的边条面积可以设计得比较大,与机身融合形成一个升力体,利用涡流的作用可以提高基本翼的CLmax约20%~50%,在平飞的时候也能提供一定的升力,L-15的升力最大情况下有30%是机身融合体所提供的。尖拱形边条主要的优势是在保证大迎角足够涡升力的要求下还具有很好的升力线线性度,控制简单,不会因为迎角太大导致边条升力剧增而进一步加大飞机迎角,进入恶性循环从而导致飞机失速的情况。左边条翼身融合位置上有一个大的冷却空气进气口,这对当地流场来说是不利的,预计在后面的生产型号上将会把这个引气口给去掉,改为从内侧进气道隔道引气,这是目前常用的手段。


边条下方机身两侧是L 1 5的进气口,从前面看有点像倾斜拉长的四分之一圆,跟YAK 130非常相似,我们俄罗斯的SU 47“金雕”也是这样设计。但L 15绝非YAK 130的简单翻版,尽管外形和布局很类似,如果以专家的视角来看,会发现很多细节设计都不同。比如:L—l 5进气口与座舱的相对位置与YAK 130的不同,机头形状不同等。L—l 5的进气口采用了双斜切(如F/A—18E/F、F 22),这里主要考虑的不是隐身性能,虽然进气口已经倾斜,但是进气道唇口是很圆钝,如果要考虑前方隐身特性,则进气口在结构隐身方面需要加以改进。双斜切进气口主要是考虑飞机在某些状态下的进气效率,如带侧滑大迎角机动时,双斜切进气口的效率要高于普通进气口。和YAK-130不同,L15进气道有上隔道,在M1左右的飞行状态下,无隔道的情况下附面层的影响还不是很严重,主要是考虑要飞1.4M以上的速度才增加的。而YAK 130的讲气道内装有防外来物挡板(FOD),在起飞着陆的时候可以放下,适应野战机场。


在2006年的珠海航展上,L 15挂载PL一9C空空导弹、FL—10反舰导弹、火箭巢进行了地面展示,根据现场组装的情况分析,L 15的机翼翼型整体比较饱满,并非适合高速飞行的翼型,更像是超临界的翼型。这样L 15的速度定位也比较明确了,主要是考虑高亚音速区域。L~l 5的机翼后缘有很小的前掠角,以往中国采用机翼后缘前掠的飞机很少,之前只有一个K 8教练机采用这种方式,后缘前掠可以提高副翼的效率。根据网络上一些关于J 7某些改型在外翼部分也有前掠,说明中国在这种结构上还是花费了一定的精力去研究。L-15机翼的前襟上有锯齿,在前2003年公布的三视图中,我没有看到有加锯齿。这个锯齿的作用主要是在大迎角下产生一个涡,改善机翼流场,中国“飞豹”战斗轰炸机在机翼前缘也采用了锯齿,不过那个是不能动的。美国现役飞机中,比较明显的就是F/A 18E/F采用了机翼锯齿,F 15的平尾也采用了锯齿。而俄罗斯的米格设计局似乎要更加热衷些,MIG 29某些型号的平尾也采用了锯齿,米格1.44鸭翼上也增加了锯齿,而YAK一130更是机翼和平尾全有锯齿。


L 15机身两侧还有后边条,在迎角过大时,后边条可以配合后机身在飞机气动中心之后产生一个向上的升力,从而形成一个很大的低头力矩,这个力矩大于边条涡的抬头力矩,致使飞机低头,避免迎角进一步增加而进入失速,具有自动减小飞机迎角的特性。后边条的棱边在某些迎角状态下产生的涡对平尾和垂尾效率提高有作用。由于采用双发及后边条的布局,L l 5的平尾位置相比YAK 130或者M一346更靠外,在平尾差动的情况下能提高飞机滚转速率,同时平尾的弯矩也比前两者小。而YAK130和M 346则需要加大平尾的翼展才能达到理想的效果。幸好YAK 130和M 346发动机安装角有9。,喷流直接吹到平尾下方,平尾受到喷流的有利影响,效率很高,作用的时候不需要L 15那样的大偏度就可以达到要求。


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