[原创]舰载型J20的若干改进建议(图)

舰载机的事情是三言两语表达不清楚的,因此必须写篇文章来系统阐述——网传去年海军进行四代舰载机招亲比武,结果最有希望的两位的沈公子和成公子双双落选,令人不禁惊讶;细细思量后,我暂且个人认为:成飞的前掠翼方案虽然能够满足舰载机起降的性能,然而前掠翼方案并未验证,世界上也未有实用的先例,本身实现技术风险较大;再者,前掠翼本身有高速性能差,气动弹发的问题;尤其是高速性能,对于舰载机迅速到达战区展开舰队防空极为重要;气动弹发问题除了复合材料外,也未见能够较好解决的方案。总体而言,成飞方案高速性能缺点较为明显,前掠翼技术风险较大。。。。。。

海军是个比较保守的军种,如果使用比较成熟的J20方案,加上J20本身性能强大;就应该降低风险,不能采用过于激进的方案(因此,我也暂且认为,沈飞也应该是败在风险上)

以下文章所提的性能术语主要指亚音速的起降性能方面:比如升力(请不要再讨论升力性又分超音速和亚音速之分),其他类同。

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成飞的前掠翼方案是个前卫、简单而又聪明的办法,而我的方案只是个保守、复杂的笨方法。

原则及目的

要谈对于J20进行舰载化改进,就要有一个整体的技术原则和一些具体的性能要求;上面已经讲过了,J20本身性能强大,技术上也趋于成熟;如果对J20进行舰载化改进,不宜采用过于激进的方案;但是保守方案既不排除创新,也要尽可能符合舰载机的未来发展趋势;因此应该排除性能上有明显缺点且技术不成熟的方案:前掠翼、变掠翼等;当然如果要全新研发一款舰载机的话,就可以采用更为先进的方案了。目的当然是满足舰载化的要求。。。

舰载机的具体要求有哪些

对于技术上要求当然是要满足舰载机的起降问题:起降性能里主要要满足起降速度要求(舰载机的降落速度最好低于230公里每小时)。这正是关键,J20主要问题就是过于注重高速性能,从而造成起降性能差;以至于成飞要采用前卫的前掠翼方案;但是成飞的方案除了前掠翼外,其他气动布局几乎未改;这当然是聪明之举,可以不用改动复杂而又相互矛盾关联的机身,飞控也不用改;

除了速度要求外,还有最大降落重量(不超过26吨);另外就是尽可能的满足较好的视野(鸭翼布局的飞机一般抬头角度较大,恶化了视野);舰载机在横向上的稳定性能也很重要(克服侧风、避免偏离斜角甲板);剩下的几乎就是机体强度、双前轮、着舰钩、抗腐蚀等问题了。。。。。。

手段:魔鬼常在细节里

如果不能对J20采用激进的方案,就只能从细节入手了;尽可能的在原有的布局上做细节上下功夫,优化布局、调整结构、提高效率、开拓创新。整个过程应该是降低J20对于速度和隐身以及重量方面的要求,来满足起降性能。。。。。。

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注意F22、F35座舱的差异(这个角度不好看,大家将就点吧!)

细节一:改善J20的视野

舰载机的事故主要发生在降落阶段,因此较好的视野对于舰载机而言非常重要;J20比较注重高速性能,并依赖全面先进的机载设备来主要进行超视距作战,因此座舱设计的较矮;可能是考虑到强度和阻力的问题,座舱也并未进行视野优化。这对于几乎是截击机的J20而言是没有问题的,舰载机必须改——对于座舱的视野问题主要改进有:

1、增加座舱高度(看是简单却非常有效,代价是阻力增加;妥协是利用阻力的增加来增大升力,进而满足舰载机起降性能上的要求);

2、另外修改座舱的外形也很重要,F35因为设计的时候就有舰载化的方案,所以座舱的侧面向下凹;而超音速性能突出的F22座舱与J20类似;F35这点很好,我们应该学习(估计美国人又要说:看啊!J20抄袭F35的铁证)。

3、还有一个技术方案比较实用,就是上“无人驾驶”备份,这个很重要;即解决了能见度不良条件下的起降问题,可以在舰载机飞行员受伤或者状态不佳的时候进行降落;当然如果无人驾驶方案比较麻烦的,可以预留空间以后再上。。。

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女武神的翼尖有点意思

细节二:改善优化鸭翼、边条与主机翼的关系

J20采用了一体化升力鸭翼布局:鸭翼与边条、主机翼在一个平面的上(鸭翼上反、主机翼下反、鸭翼和主机翼的距离较大)这当然是出于隐身和气动的妥协考虑(主要考虑满足高速和隐身方面的考虑)。但是这样一来就弱化了鸭翼和边条的升力性能,尤其是新J20用较为简单的单直线边条代替原来外凸的圆弧边条,更加突出了超音速性能(进而造成起降速度增加);此外鸭翼根部对于主机翼的下洗气流也是负能量;主机翼上的问题是那个前襟翼过小,翼根的接缝垂直等,这在下文会有详细表述——主要改进如下:

1、将鸭翼后根部进行大切尖:大家应该注意到新J20的鸭翼和垂尾以及后襟翼都进行了小切尖,除了降低震颤外;后襟翼的切尖可能还有避免与腹鳍干扰的原因;我当时就纳闷为何不对鸭翼根部进行大切尖,有气动方面的高手解释说是为了降低鸭翼气流对垂尾的冲击(待考)。对于鸭翼大切尖有以下要求和考虑:

1.1、鸭翼根部的大切尖应该尽可能靠前,这样鸭翼无论是上反或者下反的时候,气流会集中并从切尖处流向后方的边条,再经过边条的强化后流向主机翼。。。

1.2大切尖的形状可以考虑外凸双直线切尖,这样好处也显而易见;可以让更强大的气流通过边条,从而更强的提供升力,进而满足起降性能方面的要求

1.3至于更加激进的前掠切尖似乎性能更好,但是对于鸭翼的强度以及加工是否能够满足本人不得而知

1.4切尖后可以避免鸭翼根部对主机翼的下洗气流,强化边条的升力作用;但是也会间接弱化鸭翼的功能,作为妥协鸭翼应该进行加大;加大的好处是可以强化鸭翼的升力性能,还能间接拉近与主机翼的距离,从而进一步增加鸭翼对于主机翼正升力的影响(当然主机翼也是要加大的,这在后文会有表述)

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注意2011的直线边条、前襟翼外沿的外倾设计

2、改变边条的形状,优化升力性能;前面已将讲过了,2011的单直线边条过于注重超音速性能,影响了起降性能——边条改进要注意以下几个方面:

2.1边条形状要跟鸭翼切尖的形状相吻合,才能更好的相互配合、提高效率、增大升力;即鸭翼后根部切尖的形状决定了边条的形状,我想这个应该不难理解;

2.2边条的外部和头部应该下倾,这点就类似进气道前部的改进;可以更好的承接鸭翼增大升力性能,提高升力;

2.3是否做成可动边条可以综合考虑:可动边条的好处是可以主动下倾,避免鸭翼对边条的阻挡,更好的增加的升力性能;当然主动边条也分前下倾和外下倾两种;本人的建议是如果大切尖做好了,可动边条不用上。

2.4边条前移,这是比较好理解的:鸭翼进行了大切尖,边条前移,从而实现了鸭翼和边条的一体化;鸭翼不动的时候,边条就藏在鸭翼里面

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注意苏33的双开缝后襟翼,但是J15却并未采用

细节三:改进主机翼

主机翼方面首先是加大面积,面积小的话升力性能肯定不佳;其次考虑尽可能的拉近与鸭翼的距离,从而增加升力性能;因此增加机翼面积应该从纵向上考虑最好。主机翼还包括翼根、前后襟翼、翼尖等,这里且一一道来:

1、增大前后襟翼,这是个看似简单却非常有效的办法:前后襟翼对于升力影响巨大,对于升力性能要求较高的舰载机而言,加大前后襟翼是最好的增加机翼面积的方法;前襟翼的增加更可以拉近与鸭翼的距离,巨大的前襟翼下倾也可以更好的承接鸭翼和边条的涡流,另外前襟翼本身的下倾角度和幅度也决定了主机翼的升力性能;

2、改进翼根的结构:把翼根做成前掠翼跟并与边条和前襟翼一体化,这实际上是把前襟翼的根部扩大,连接缝外倾,并将前襟翼与主机翼和边条的连接处做成下倾的形状;这样的话,当前襟翼下倾的时候翼根会自动形成一个前掠翼;前掠翼的本身是前襟翼的加大外倾并下倾的翼根(当然上部的连接处是上倾)

3、当然也可以做独立的前掠翼翼根,不用和襟翼一体化,但是本人还是赞成和边条和主机翼一体化(即前掠翼根做成独立襟翼,襟翼下倾,上部的连接处上倾。其实就是把前襟翼加大分成了两段)。这个一体化其实是跟鸭翼和边条的一体化类似,只是顺序颠倒,且用下倾解决襟翼的厚度问题(上部的连接处下倾)以上两点不好理解,请大家仔细品味。

4、做前凸加大的前掠、下倾翼尖,其实J20本身的前襟翼外沿与翼尖的连接处就是外倾的。在前襟翼下倾的时候,翼尖连接处天然形成了一个小前掠翼。前凸加大是增大前掠翼的面积,下倾是为了克服气动弹发问题(这里加大的量和下倾的角度就是关键了)

5、翼根前掠和翼尖下倾前掠,其实是把成飞的前掠翼方案分成了两个部分:把一个前掠翼的大矛盾,化解成了两个小矛盾,并各个击破。翼根由于机体厚、强度大可以解决气动弹发问题,而且与主机翼一体化,在不下倾的时候不会影响高速性能;翼尖的前掠翼虽然加大,但仍然不会像成飞前掠翼那般夸张,最根本的是用下倾来解决气动弹发问题。下倾的翼尖还起到翼尖小梢的作用,其实这个翼尖也是前掠翼、翼尖、和小梢的一体化(这已经是第三个一体化了)

6、激进一些的办法是,干脆就把翼尖搞大,并作成可以主动调节下倾角度的主动翼尖;在起飞的放平,主要起增加升力的作用;在高速的时候下倾,以抑制气动弹发;由于舰载机的机翼外端本身就是要折叠的,恰好可以利用这个折叠机构做主动翼尖的转动装置(其实成飞的J20舰载版本的前掠翼就是在机翼的折叠处开始外倾的)

7、加大后襟翼乃至采用苏33的双开缝襟翼,这个需要注意与腹鳍的关系,避免相互干扰。不知道成飞会不会有其他创新,期待中。。。。。

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F18边条的涡流巧妙的避开了垂尾

细节四:改变尾部

由于鸭翼切根、强化边条、加大前襟翼、前掠翼翼根的相互一体化作用,使得机翼根部的涡流急剧强化,对垂尾的冲击空前加强;因此,可以考虑取消垂尾以简化气动布局,减少重量;取消垂尾后,可以加强腹鳍;主动翼尖同样可以起到垂尾的安定作用。从未来的技术角度来看保型流体喷管将取代垂尾和平尾,但是现在技术还不成熟;但是可以做以下改进:

1、将腹鳍变成全动腹鳍,这应该很好理解;基本的意思是把全动垂尾拿到腹部,并横向放置(转动机构通用,如果全动腹鳍面积恰当的话,飞控都不用改);当然也可以采用PL10导弹那样的,前面固定腹鳍,后面全动腹鳍的两段模式。这样考虑的原因是,过大的腹鳍转动不方便;且根据高歌的沙窝理论,腹鳍本身就不应该过长,否者会有强烈的震颤;

2、根据2011的尾部设计可以推断,未来将采用的二元矢量发动机;因此可以弱化腹鳍对于发动机的遮挡功能,强化其腹部垂尾的功能;注意与后襟翼的关系,避免打架;下倾的角度也有必要进行改变;

3、设置机身两边的双段腹鳍似乎还有一个意外的收获,那就是形成机身两侧的主机翼下空气隧道;基本的意思是把苏27的中央隧道变成了两侧隧道;

4、增加后机轮的高度:由于腹鳍的强化,加上全机身升力性能的强化以及鸭翼本身的抬头性能影响,会造成舰载型J20差地角恶化,J20尾部有擦地的的危险。我还没有没有想到更好的办法,大家一起来动脑筋吧!

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美国的6代机方案,无垂尾,巨大隆起的发动机和进气道;左边主机翼的前襟翼有好几个吗

后记:

1、此方案肯定有不合理以及还有待改进的方面,希望大家多出主意,少些砖头和指责;另希望懂电脑设计方面的网友好好看看我的文章,画出一张图出来;

2、关于这款飞机的名称,大家都叫海飞丝;我看J20的鸭翼类似雄狮的鬃毛,加上这款飞机是舰载机,可以叫海上飞狮,简称海飞狮;由于这款飞机完全是从细节上改进出来的,也可以叫魔鬼海鹰;这款飞机的最大外形特点是无垂尾,因此背部看起来可能有些诡异,叫背鬼鹰要也很恰当!但是这款飞机的最大创新是三个一体化:鸭翼边条一体化;主机翼、边条、前襟翼、前掠翼跟一体化;前掠、主动的翼尖小梢和折叠机翼一体化;

3、本人是个和平人士,未有什么大志;如果对什么人说话过了头,在此道歉了;因为房子的事,我和我的爱人已经2次流掉孩子,爱人也多次和我分手!高房价杀人啊,莫言应该有体会(但是我并不违反计划生育,未生育)!本人也绝不是什么反美、反日人士;相反,如果以前看过我的文章的人就会发现我对于武力的理解仍然是保卫和平;本人至今仍然积极呼吁实现中日彻底和解(但是小泉的膝盖似乎比大和、中华两国民族利益还高);

4、刚刚有报道说美国启动6代战机的研发了!其实美国启动个F22B计划就可以了——欢迎美国借鉴使用我的方案,本人绝不会说什么抄袭!如果你们借鉴了的方案,希望你们至少说声谢谢,或者送个金戒指作为纪念;当然本人还有更先进的6代方案,想要的话,就拿些小钱钱过来(20万美元)——不要抢了邻居家孩子的奶酪,当人家哭着咒骂你的时候,你还还恶狠狠的说:你不懂礼貌,欠教育。。。。。。

5、据说沈飞在忙轰炸机18,加上雕牌的发动机尚未有着落;因此,31的前景很不明朗;沈飞成飞的方案双双落选并不是性能上不先进,反而是太先进了;本人的方案从结果上来看视乎颠覆,其实只是技术上保守中创新并复合的结果;本人的设计水平也绝对在沈飞成飞之下;只是成飞要是真的采用的我的方案,被海军选中,并获得了大奖——别一个人独吞了。。。。。。

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无人驾驶模式应该白菜化

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前掠翼方案本身高速性能差,技术上也不成熟

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H18的垂尾有意思

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F35的座舱

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XF108的翼尖

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变后掠机翼更适合做攻击机,最多做截击机

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弹射器不是上预警机的必须选择

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鸭翼的位置对于战斗机的性能影响极大

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美国的6代舰载机,注意其尾部设计

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J20的涡流打到了垂尾上

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前掠翼方案我看更适合作为预警机

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PL10的气动设计很巧妙

本文内容于 2014/3/23 0:32:47 被劲射天王编辑

[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ]

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评 论

热门评论

2楼 毛瑟99K
舰载机很长时间就是歼15了,歼20和歼31能不能最后上舰还不一定

一般来说从技术角度看,空军和海军是不一样的,但是从成本和平台看,在技术达到一定水平后可以同平台两个版本

F35主要是垂直起降,据说降落的能力可以达到15%以上的载弹量,F35B是为不牺牲载弹量而搞得弹射型舰载型,但是据说比35C还郁闷

歼20上舰主要就是起降性能,以后会有弹射器航母,所以,我想要到那个时候综合考虑弹射器的能力才能进一步搞舰载型

假如弹射器的能力为45吨级,那么歼20改一下起落架就OK了

加入海军不想搞大型航母,只搞4万吨级的中型航母,那么歼20无论如何也是上不了舰的

F35三种型号要分清楚,A是空军型,B是陆战队型,C是海军型。

两栖攻击舰是要有个4万吨上下才够用的,2万左右只能满足一种功能,要么是轻型航母,要么是坞登。

两栖攻击舰要求大甲板和大空间,内部除了机库以外还需要设置坞舱和车辆甲板,因而不能采取轻型航母那种外飘甲板的办法在有限吨位上实现大甲板,在甲板长度面积和内部空间都满足需要的前提下,这个玩意就是要有4万吨左右了,再小战斗力就折扣很厉害。

这个东西和航母其实设计思路有所区别,所以不存在什么和航母高低搭配的问题,它是和坞登来高低搭配的。

2楼 毛瑟99K
舰载机很长时间就是歼15了,歼20和歼31能不能最后上舰还不一定

一般来说从技术角度看,空军和海军是不一样的,但是从成本和平台看,在技术达到一定水平后可以同平台两个版本

F35主要是垂直起降,据说降落的能力可以达到15%以上的载弹量,F35B是为不牺牲载弹量而搞得弹射型舰载型,但是据说比35C还郁闷

歼20上舰主要就是起降性能,以后会有弹射器航母,所以,我想要到那个时候综合考虑弹射器的能力才能进一步搞舰载型

假如弹射器的能力为45吨级,那么歼20改一下起落架就OK了

加入海军不想搞大型航母,只搞4万吨级的中型航母,那么歼20无论如何也是上不了舰的

3楼 劲射天王
从长远来看,在导弹中心战时代;无论是空军,还是海军都需要一款短距离起降(甚至是垂直起降)性能极佳的战术飞机;美国人的方案是F35B,苏联当年的方案是雅克41;中国当然可以不采用他们的方案,完全创新;但是沈飞的J31还是走F18的老路,根本没有光明的前途。。。。。。

无论上不上弹射器,阻拦降落的方式决定了230公里每小时的事故拐点;

4万吨的两栖攻击舰是老概念了,不要刻舟求剑——那还不如直接接着造瓦良格格

4楼 毛瑟99K
4万吨不是攻击舰,攻击舰估计是2万吨稍多

比较合理的配置是,航母也分为高低搭配,就是舰队航母和中轻型航母

就现有的辽宁号来看,歼20上舰不太可能,要改的地方太多,涉及的成本过高,而且形不成规模效应

不知道有没有歼18这种飞机,如果在研发垂直短距起降,才有可能,123节的进场速度实在太苛刻了,重型机很难达到要求

6楼 劲射天王
很欣赏你航母高低搭配的思路——我也是这么想的;

瓦良格不会只有一条,即使瓦良格不造了,还会有更先进的;

4万吨的航母有开倒车的嫌疑;

不要小看成飞的人,相信他们会解决J20舰载型号的起降问题。。。期待中。。。

高地搭配不是我想的,是中国和前苏联的一贯思路

因为又想保证数量又想有质量,所以只能高低搭配

比如,苏霍伊和米格,比如T72和T64,比如基洛夫和光荣

中国的话就更明显了,比如,99式和96式坦克,比如053H护卫舰和037猎潜艇,比如歼7和歼6,现在是歼11和歼10,以后会是歼20和歼31,登陆舰的话就是071和072系列,以后会是新型攻击舰和071混搭,所以2艘航母不够用,6艘重型航母太烧钱,所以比较理想的就是航母也高低搭配

比如,辽宁号再造一艘,2艘重型航母,再造技术和动力要求低一些的4万吨的中型航母4、5艘,加起来才2艘重型航母的钱,然后航母总数就达到6、7艘了——基本够用了

重型航母上歼20或歼31,中型上垂直的新飞机,攻击舰上大型通用直升机和中型反潜直升机,这样基本同样的钱最大化效能了

舰载机很长时间就是歼15了,歼20和歼31能不能最后上舰还不一定

一般来说从技术角度看,空军和海军是不一样的,但是从成本和平台看,在技术达到一定水平后可以同平台两个版本

F35主要是垂直起降,据说降落的能力可以达到15%以上的载弹量,F35B是为不牺牲载弹量而搞得弹射型舰载型,但是据说比35C还郁闷

歼20上舰主要就是起降性能,以后会有弹射器航母,所以,我想要到那个时候综合考虑弹射器的能力才能进一步搞舰载型

假如弹射器的能力为45吨级,那么歼20改一下起落架就OK了

加入海军不想搞大型航母,只搞4万吨级的中型航母,那么歼20无论如何也是上不了舰的

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