浅谈J-10战斗机做“普加切夫眼镜蛇”动作的能力

emile 收藏 68 53709
导读:文章简略分析了J-10不可能完成真正意义上的眼镜蛇动作
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经验分析:

从现有的,和J-10战斗机气动设计水平相当的几款战斗机来看,基本上都没有完成过眼镜蛇动作。

其中,欧洲“台风”战斗机的可控持续迎角为50度,法国“阵风”战斗机为60度,美国F-16无TVC系统的型号迎角为45度,而F-18无TVC系统的型号,其迎角为70度,但这个70度只是风洞模型的理论值,实机飞行中从未超过50度。

值得一提的是F-14曾经在试验中有过70度左右的迎角瞬间(可参看铁血军事贡献的相关视频),但这是一个特例,这个特例的原因在下面的分析中会提到。


技术分析:

米格-29和苏-27之所以能做超过90度迎角的眼镜蛇动作,其气动机理已有不少文章分析,这里从略,我们主要看J-10。

J-10采用了大面积中等耦合的前翼布局,其前翼面积较大,耦合距离较长,有利于提供较大的俯仰力矩。但是,前翼布局在迎角超过45度之后失速严重,而且鸭翼对机翼前缘的卷席作用随着迎角过大而急剧衰减(考虑前缘襟翼的角度效果,这一点就不难理解),这两条完全抵消了大面积前翼即便耦合距离精心挑选所能带来的一切有利于大迎角的好处,因为气动舵面的效果前提是速度和角度,这两个因素不合适,那么必要条件即不存在。J-10和“台风”、“阵风”、“鹰狮”等战斗机一样,均采用的是前翼布局,这种布局和常规的平尾相比,平尾战斗机在大迎角下具有较好的俯仰控制力。

J-10的机翼为中等偏大的后掠角,较大的后掠角有助于机翼下方的气流通过机翼前缘疾速上卷形成涡流,从而提高机翼前段的机翼上表面气流速度,进而增加机翼前端升力,也有利于大迎角(这一点也是LERX,拉脱体涡,进而有助于大迎角的稳定的基本机理)。但是,J-10的机翼一方面没有像“阵风”战斗机那样的前缘边条,也没有像“台风”战斗机那样的机身外展端板和超出机身宽度的进气口上唇端板,另一方面,我们看到J-10的机翼内侧采用的是雪橇前缘。这种机翼下表面向上的扭转设计在机翼内侧段固然可以起到超音速时均匀分布大弯度机翼的前段压力梯度,进而减小波面降低波阻的效果,但反过来也令飞机大迎角时候大后掠角的机翼拉出的涡流离散严重,所以我们没有看到J-10在高过载盘旋时候有明显拉出涡流的现象,而一般70年代以来的战斗机均在高G值盘旋时候有涡流拉出(记得高过载的盘旋中有仰角也有迎角,当代战斗机即便在起飞的时候都是可以拉出迎角的)。

J-10的进气口上没有看到“台风”战斗机那种有利于大迎角的可下翻唇口,也没有“阵风”战斗机进气口下方那种在大迎角状态下可供辅助进气的活动门进气口,而其进气口的楔面距离又和米格29F-14相比太短太小,这就是说,J-10战斗机的进气口在大迎角时候存在进气不足和气流更不稳的可能。

J-10采用的是单发设计。我们知道战斗机拉起大迎角后能否稳定保持不倾覆是该机能否最终完成眼镜蛇动作的充分必要条件。从目前来看F-16MATV由于装有TVC系统,是通过拉到快速接近90度后立即恢复赶在飞机向一侧倾覆之前就减小迎角来实现接近眼镜蛇的动作,而没有TVC的F-16是各型对比战斗机中迎角最小的,但其扁平的机头和蝶形边条本来是非常有利于大迎角的设计。而左右布局的双发飞机(双发也可以像英国EE“闪电”那样进行上下布局)在拉起大迎角后由于机身迎风截面较宽而不易朝左右两边侧滑。当这种飞机是诸如F-14、苏-27、米格-29那样采用机腹下表面呈“凹”形的气槽设计时,大迎角拉起后的迎风气流稳定在“凹槽”中间形成对机身的维稳作用,宽间距的发动机布局为两侧提供了较宽的稳定支点,这就是我在前面提到的,为什么F-14能成为特例的一个重要原因。至于“鹰狮”战斗机虽然前翼面积相对来说也比较大,但其迎角从来没有接近过45度的。


综上所述,能否拉起大迎角是做眼镜蛇动作的必要条件,而拉起后能否达到和保持超过90度是做眼镜蛇动作的充分条件。和其它同代前翼战斗机相比,J-10的设计不具备大迎角的必备细节设计,和宽体的、平尾的飞机相比,J-10更不具备拉起后保持超过90度的迎角能力。

所以,我们认为,J-10实际上不具备标准的眼镜蛇动作能力。

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