关于枭龙01抬头难问题的猜测

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导读:  兵器迷们应该知道,枭龙01在首飞时曾发生“抬头难”的问题,水平尾翼几乎打到最大角度才把机头仰起来。从时候的各种采访来看,似乎对此问题有所准备但仍估计不足,本帖试图从一个外行的角度作一些猜测,供有兴趣的朋友讨论。本文虽然稍有了点“术语”,但相信初中物理的水平就可以理解了(本人物理只学到初中嘛),呵呵~~ [img]http://pic.itiexue.net/pics/2009_8_11_93914_9793914.jpg[/img]   从枭龙的气动外形来看,虽然是MIG21/J7的基础,但很

兵器迷们应该知道,枭龙01在首飞时曾发生“抬头难”的问题,水平尾翼几乎打到最大角度才把机头仰起来。从时候的各种采访来看,似乎对此问题有所准备但仍估计不足,本帖试图从一个外行的角度作一些猜测,供有兴趣的朋友讨论。本文虽然稍有了点“术语”,但相信初中物理的水平就可以理解了(本人物理只学到初中嘛),呵呵~~

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枭龙的气动外形来看,虽然是MIG21/J7的基础,但很大程度又借鉴了F5F16的设计,尤其是主翼和平尾,显然是美式风格的,而F5尤其是F16的机动性是相当不错的,应该不致发生抬头难的问题。如果观察枭龙的侧视图,就会有种略显“苯”的感觉,或者叫不够“刁”/“骚”,虽然中规中矩,但有些过于“稳定”了。


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这就说明枭龙设计基础阶段,主要试图解决二代单发战斗机(MIG21)雷达仓和稳定性不足的问题,未能应用三代机更为优越但需电控操作的气动外形。那么整体气动外形本身具备的机动性和敏捷性应该较差。


为了提高大仰角姿态的进气效率,枭龙采用了肋式进气布局,并在机头有V型平面压缩段。但这同时引发了一个问题,就是机头几乎没有了升力效果。而根据简单的杠杆原理可知,距离气动中心的距离越长,达到同样抬头力矩的面积可以越小,而F5F16均采用了扁椭圆式机头截面,升力效果显然更佳。

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这就产生了一个怪异的矛盾,即获得了大仰角进气效率的提高,却造成垂向敏捷度的下降,显得有点得不偿失。简单说就是,枭龙在较大仰角时的稳定性、稳定时间、操作性应该较好,但达到这个仰角的时间却更长了,即“过稳”。


观察同样肋下进气的战斗机,比如F18和IDF,就会发现,它们均采用了大边条设计,即利用前伸边条提供的辅助升力矩,提高上仰速度,同时为进气口提供整流和压缩。


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但大边条设计比较考验技术能力,不仅需要n次试验筛选,对于结构、工艺也有较高要求,因其是“非线型”操作,并需采用电控操作才能充分发挥威力,而枭龙初始的设计基础恐怕没有如此高,而后期显得较为“保守”了。当然,采用大边条的都是双发战斗机,单发战斗机采用大边条设计会造成结构重量增加,后部造型也会随之“变宽”,可能得不偿失。




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枭龙01的翼刀也曾广被诟病,这实在不应出现在当今年代了,应该还是保守导致。


翼刀的作用是防止附面流层分离,但同时会对翼面总升力有较大干涉,尤其是在低空低速的时候,位置不当的话,还会影响尾翼配平效率。有翼刀的主翼,是难以配与之水平的尾翼的。





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当后继枭龙试验机取消翼刀以后,枭龙的抬头问题有所改善,似乎佐证了这一点。



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值得注意的还有尾翼处的边条/尾撑结构,与平尾转动结构有关,但显然较大。较大的尾撑能起到升力作用,但因其在重心之后,则形成一个“低头力矩”,加之上仰力矩本来就不足,加重了抬头的困难。




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先行压缩,再行调节,才能提高敏捷性。而尾部边条虽然增加了整体升力,但因不参与调节,就降低了敏捷性。



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可能有朋友会问,MIG21之类更为古老的设计也没这些问题呵。这无非是因为增加机内设备后,枭龙更重了,而且重心更靠前了,虽然发动机的推力有所增加,但仍显得不足。同样V形机头,无大边条的单发战斗机F35,发动机推力很高,动作力基础好,稍加控制就可以获得较高的敏捷性了。

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发动力的推力/飞机整体重量=推重比,如果推力有限,就要尽可能降低飞机重量和阻力,MIG21就是如此,也因此造成升级空间有限,机内燃料不足等等问题。


飞机的重量取决于结构重量、机内设备、载弹量、燃油、操作传动系统重量等等。


如果枭龙的设计基础是完全建立在MIG21基础上的,那么受限于当时的加工技术,结构重量就会较大,因为必须用结构补强来弥补精度误差,因大面积钣金技术的落后就不得不使用小面积钣金拼接的方式,也会增加结构重量,鉴于总体设计的保守倾向,想必强度裕量也会较大,而复合材料又没能使用,这些都造成结构重量较大。


机内设备的集成化小型化和美国还有一定差距,但应该不是关键。


电传比机械,电控比液压的架构重量和体积都会小很多,依稀记得枭龙似乎未完全采用电传电控。




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众所周知,俄罗斯发动机的耗油率较高,而为了达到较高的航程或载弹量,那么就得多带燃油,也造成整体重量上升。


综上所述,枭龙以二代机的基础(理论、工艺、结构等等)要实现三代机的目标,就不得不付出较多的重量代价,减小了推重比,机动性能必然有所下降。


但上述问题倒是可以不断加以完善解决的,还有很大潜力可挖。但问题在于设计基础较为落后的框架下,是否还“值得”进行挖潜,是否应该直接“大改”呢?


上述问题可能还造成了尾部“突兀的变径”,曾有“预留发动机”说,“蜂腰面积率”说等等,但俺看来还是因所需的机内容积较大,或者某机内设备的特殊形状,造成某前端机身截面不得不加粗,从而影响到了中后段机身造型,而不得不在尾部变径。




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如果枭龙不断改进的话,虽然受限于整体系统基础,无法完全达到F35的效果(比如俺“憎恨”的中单翼,造成雷达反射面较多的问题),但是否可以达到F16后期型的水平呢?这就要看枭龙是想往制空格斗上发展,还是往对地攻击上发展。



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当观察枭龙上侧视图的时候,会感觉枭龙象一个“粗壮版F16”,也即后期增强对地攻击能力,增加保型油箱的版本。如果枭龙减轻结构重量,提高发动机推力,减少发动机耗油率,增加对地攻击模块,机体外形不做太大改变,就可以变成一架轻型战斗攻击机(或者叫突击机)。而如果对设备进行集成化,减轻结构重量,减少耗油率,即使发动机总推力变化不大,而对外表进行修形处理,提高敏捷性,枭龙就可以变成一架轻型制空战斗机了。但现在的外形处于“中间状态”,发动机推力没有太大变化时,无论是格斗还是制空,都有点勉为其难。当然,关键还有雷达火控系统的现代化。



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看了上文,读者可能觉得俺太“贬低”枭龙了,但这无非是因中国整体技术水平的落后造成的缩影。不过,美国新一代战斗机,因为鸭翼那种高敏捷性外形隐形效果较差,均采用了常规布局,枭龙在此领域的探索应该能为中国战斗机研发积累处有益的经验。


谢谢看完,欢迎转帖~~



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本文内容于 8/14/2009 10:50:14 AM 被15665883编辑

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