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[转帖]苏27跨声速机动性为何暴跌:竟是为了飞更远付的代价

图:苏27采用后掠翼设计换取超强的航程能力,但是在飞机设计上,很少有什么设计是不用付出其它方面代价就能获得出色性能的

苏27是一种最大飞行过载能达到9G的高机动飞机,但是在跨声速区域,其过载能力必须被限制在6.5G。这种缺陷的真正主要原因并不是来自于它的结构脆弱,而是由于它为了追求超大的航程,使用了边条与后掠翼组合的气动设计所致。

大家估计不少人听说过飞机的失速,知道它是气流没法再继续附着在机翼上,导致机翼失去升力不能维持正常飞行的现象,但没有真正见过。其实啊,托廉价山寨货的福,失速同样可以困扰普通人的。

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图:电风扇的叶片一样能失速

举个例子,某些劣质的鸿运扇,用料做工垃圾的要死——其风扇叶片设计更加是完全瞎蒙的产物,只是大概搞个能出风的外形就拉倒;结果就是开着开着就经常突然风力变得极小,然后振动和翁鸣噪音变得非常大——这个时候就是由于气流不能再附着在扇叶上,出现了失速所导致的。而只要把它提起来,手腕拧动猛的左右甩几下,在猛地一下发生短暂强烈的振动和嗡声以后,电扇又正常了。

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图:羽毛球具备极佳的飞行稳定性,就是它重量几乎全部在头部,重心非常靠前,而气动中心则完全落在后面的尾裙上

失速可以让电扇几乎吹不出风,如果发生在机翼上呢?如果发生在机翼的一部分上呢?后掠翼的问题就出在这里,它失速是先从机翼外侧开始的——飞机的升力中心越是失速,就越是猛烈的往前移动,形成一个急剧恶化的死循环。

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图:常规布局战斗机,机身就像个跷跷板,靠最后面的水平尾翼把飞机的头部撬起来或者按下去的

这下子,机翼和水平尾翼之间维持苏27飞行平衡的跷跷板游戏就玩不下去,陷入恶性循环了——初中就学过的杠杠原理,机翼升力的力臂大幅度加长,飞机就会把头高高抬起来;而越是抬头,越是超过极限迎角(机翼与飞行速度方向上气流的夹角),越是要进一步失速。

在亚声速下,这个问题苏27可以表示大丈夫、萌大奶;因为飞9G也好,7G、8G也好,机翼的迎角始终低于失速临界,而且还有一定的安全余量,怎么做都不会死。但是跨超声速下那就不一样了,从跨超声速减速到亚声速以后,笼罩飞机的激波消失,飞机本身就要出现一个升力中心的显著前移,导致飞机抬头。

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图:注意枭龙边条上拉出的涡流,实际上目视能看见的,只是涡流的核心区域凝结的水汽。

雪上加霜的是,这个时候苏27边条上产生的涡流开始显著恢复,并同步引起机翼前侧和内侧的升力剧烈增加,进一步促发苏27的机头上仰。很多人不知道的是——涡流升力主要起效的阶段就是在亚声速范围内,在超过声速以后,由于激波的压迫等原因,涡流的范围和强度急剧缩小,过了M1.4就可以认为没啥影响了。

如果苏27还是按9G极限过载进行跨声速转弯,最后就是机头被高高掀起来导致完全失控——要是发生在空气密度非常大的低空,飞机会因为承受的压力过大而直接解体的。然而就算飞机没事,飞行员也极可能处于黑视或者昏迷状态,失去战斗力。

这也是苏27家族那些花哨的超机动,比如眼镜蛇,在空战中并没有什么卵用的原因——那种超大迎角的状态的飞行速度只能在400-500公里小时范围做,这时候飞机根本没有能量;这种状态下如果对手仍然拥有很强的能量特性——那么苏27已然是必死无疑。

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