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一种综合性能较好的战机的气动布局

四代代有人战机的发展趋势是超音速巡航、隐身、超级机动和适应信息作战,在发送机推力一定的条件下,要尽量减少飞机的迎风面积,保持机身平滑及合理的机身形状。要减少迎风面积及机翼阻力,就要把飞机设计成瘦长的形状以及增大机翼的后掠角度。如中国早期的J-8、J-7以及同时期的高空高速战斗机均采用大后掠翼布局和瘦长机身,以达到减阻目的。但是,这种布局会导致战机的机动性能较差,不适应现代空战,三代和四代战机为了增加机动性能和起降性能都采用小后掠角设计。为了提高机动性能美国的YF-22到设计定型时的F-22机翼的后掠角度减小了约5度,这样虽然增大了飞行阻力,但是得益于其强大的发动机,F-22还是能实现超音速巡航。受发动机性能的限制,像J-20、T-50的后掠角就比F-22要大一些,以减小阻力,实现超音速巡航,同时通过采取前翼来提高机动性和起降性能。某种意义上来说机动性和超音速是相矛盾的,因此在发动机不够强大,或者要在巡航速度和机动性上均有超越的话,采取三面翼布局或是一种选择。下面介绍一种兼顾机动性、起降性能、超音速巡航和隐身性能的一种气动布局方案。

该战机采用三面翼的布局方式,前翼采用菱形前翼,主翼采用梯形翼,尾翼采用自创多边形设计,尾翼插入主翼翼根。尾翼后缘线平行于主翼后缘线,尾翼前缘线平行于主翼前缘线,还平行于前翼边缘线。机身和机头部分采取类似J-20的机头,DSI进气道、以及类似J20的全动双垂尾,采取矢量推力发动机,如图:铁血网提醒您:点击查看大图


该设计所有的边缘线条只有三种相互平行的角度(要么平行于主轴,要么与主翼的前缘平行,要么与主翼的后缘平行)。前翼、主翼、以及尾翼为融合一体式设计。有两种飞行模式:隐身飞行模式和机动飞行模式。隐身飞行模式是在需要隐身的环境中,飞机的三个翼面固定在一个平面内,由发动机的喷口动作来调整飞行姿态,以取得更好的隐身性能和减小飞行阻力。在起降,战斗以及不需隐身的环境时,各个动作控制面和喷口的联合动作来改变飞机的飞行姿态,来取得更好的机动性能和起降性能。

隐身性能。上面讲了,所有的边界线条只有三种相互平行的角度(要么平行于主轴,要么与主翼的前缘平行,要么与主翼的后缘平行)。前翼,主翼,以及尾翼为融合一体式设计。该设计严格隐身的平行原则。而菱形机翼是公认的最好的隐身方案,而尾翼则是专门设计出来配合这种菱形机翼的隐身设计,使飞机在后方不易被雷达探测到。三面一体式设计业减少了雷达波的反射。与J20相比,由于该方案的机头采取类似J20的机头和机身,但是前翼却没有与主翼分开,而且前翼边缘均平行于主翼前缘(J20前翼后边缘不平行于主翼边缘),所以该方案的对雷达波的反射要小于J20。从后面看,该方案多边形尾翼和菱形主翼也比J-20、T-50、F-22更容易使雷达波偏转,从而不易被雷达从后方发现和锁定。类似J-20的平滑机身比T-50机身凸凹不平的机身要有更好的隐身性能。DSI进气道比要比T-50、F-22的加特莱进气道的隐身效果要好。在隐身飞行模式时(相同材料的情况)前翼与主翼融合一体,并不会造成很大的雷达波反射。当然也前翼也可以采用复合材料或等离子隐身来减少前翼的雷达波反射。理论上来说,就雷达隐身方面,此方案应该好于T-50、J-20和 F-22。

机动性和短距起降性能。机动性和短距起降涉及到复杂的计算,但是该方案的目的就是通过三面翼增大改变俯仰的动力翼面的面积,从而增大俯仰力矩来改变飞机的飞行状态。所以在发动机相同条件下,动力翼面的相对面积较大的三面翼要优于常规布局和鸭式布局,也不是T-50那小小的前翼所能比拟的。同时大后掠角的主翼,小迎风面,光滑的机身使该方案,能更容易实现超音速巡航,降低对发动机的要求。

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本文内容于 2014/11/1 16:27:02 被zhuminjie001合并回复

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