大家好,今天小编关注到一个比较有意思的话题,就是关于空军三剑客变四剑客的问题,于是小编就整理了1个相关介绍空军三剑客变四剑客的解答,让我们一起看看吧。
如何评价我国歼20战机的气动布局?
目前来看,从已有的几款隐身战斗机的气动外形来看,各有各的设计风格,做为一款隐身战斗机,只要是符合隐身要求,气动外形设计不同也不奇怪。目前已有的几款隐身战斗机的气动外形最复杂,技术难度最大的是歼-20战斗机。歼-20采用了鸭翼布局,是所有隐身战斗机中唯一的一个另类设计,即便是从其它要研发隐身战斗机的国家来看,也基本上都没有采取鸭翼布局。这是不是就说明歼-20战斗机隐身性能不优秀,总体性能不好呢?非也。
首先,能够选择一个最复杂的气动外形本身就是一种自信,美国的六代机模型也采取了鸭翼,也说明鸭翼对于隐身性能并不会造成影响。歼-20采用鸭翼和使用要求有关系,歼-20战斗机比其它几款隐身战斗机体积都大,说明歼-20的使用定位范围更大。歼-20的宽大主翼靠后,这样鸭翼可以使歼-20的机动性能提高,同时获得较大的升力效应。
歼-20的动力算是一个短板,但其超音速能力却是最强的,这也得益于鸭翼布局。歼-20是所有隐身战斗机中最为平直的一个,歼-20采用鸭翼布局被认为是弥补动力不足造成的,即所谓的“动力不足气动凑”。这种说法并不能确定其实,不过,歼-20复杂的鸭翼布局确实是所有隐身战斗机中升力效应最好的。
采用鸭翼布局与传统的布局的优势就是升力性能好,鸭式布局往往有更好的升阻比。鸭翼与主翼耦合,可以利用脱体涡效应获得更高的升力特性,歼20采用了鸭翼+边条翼的组合,其获得的升力性能之强可想而知。
歼-20采用鸭翼布局,配合宽大三角主翼使得其敏捷性能更好。当然,其操控性能,盘旋稳定性能需要更强的操控系统来支持才能发挥作用。我国还有一款常规布局的隐身战斗机歼-31,说明我们即可以研发常规气动布局的隐身战斗机,也可以研发鸭翼布局的隐身战斗机,只所以不采用简单的常规气动布局,而选择复杂的鸭翼气动布局,也说明我们吃透了鸭翼布局的气动原理,并且这样的布局更能展现出所需要的性能。
总体来说,歼-20选择复杂鸭翼布局,是胸有成竹,鸭翼有优点必然也有缺点,说明我们可以发挥其优点,克服其缺点,所以,歼-20的气动布局是非常适合歼-20的使用要求的。从歼-20公开的性能来看,速度、操控性能、载弹量都是一流,特别是侧弹舱的设计最先进,无人超越,红外制导导弹必须要伸出机体才能接受信号,而且有一个时间长度,弹舱需要开着,容易暴露目标。歼-20侧弹舱把导弹伸出后迅速关闭弹舱,只留下导弹伸在外面,减少了暴露时间。歼-20的蚌式进气道本身就是先进气动布局的代名词,所以,从种种细节来看,歼-20的气动布局是非常优秀的。
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谢邀,如果说歼-20是挺强的,但气动布局其实很垃圾,这就是W君的评价了。
为什么这样说?
对气动布局的追求到极致就是UFO的形态,简洁是气动布局最重要也是最核心的事情。依靠增加翼面来达成的设计就永远是落后的设计了(虽然看起来很科幻)。
如果来看歼-20,那我们会发现歼-20 的翼面可以说是过于繁复复杂了。从这一点上,就可以说歼-20的气动布局垃圾了。
真正好的气动布局是什么?——B-2这种飞翼结构!机上的控制面完全没有任何可以减少的可能性。甚至B-21依旧是需要沿着B-2这条路要走下去。
同时六代机的方案也会依然按照减少气动面这条路走下去。
飞机外形越简洁其实性能也就会越高。
我们来看一下美国空军主力战机的演进过程。我们就不难发现这一点:
F-4是美国结束百式战机之后的主力战机。在气动设计上可以说无所不用其极。不仅仅是用下垂的水平尾翼增加安定性又实用了上翘的主机翼来提高低空低速时的盘旋性能。同时,还利用了大间隙的进气道挡板去除覆面层气流对进气道的影响……
可以说F-4在气动设计上来说是经典的有教科书意义的一款飞机。但是要知道F-4的每一个设计点都对应着一个功能点进行设计。
F-4之后则是F-15了。
我们看看F-15:
F-15的设计要比F-4简单直白的多,所谓的低空性能依靠小边条设计和机翼本身的修形完成。同时安定性问题由F-4的下单翼改为了上单翼设计(这时当时的三代机的特点之一)。同时只是简单粗暴的加大了双垂尾。这时F-15机身上的每个设计元素其实都能解决2-3个需求问题。通过这样的设计,气动布局就简化了很多。
F-15之后就是F-22登场了。在F-22和YF-23的设计指标中都有继续简化气动布局的要求。
因此F-22就成了这个样子:
已经假话到了极致。在F-15上耍心计的部分在F-22上一律不见了。例如F-15的垂尾
在F-15垂尾的上端有两个小的凸起。这个是用来改善双垂尾战斗机在超音速飞行的时候双垂尾共振问题的设计要素(并不是什么天线)。其实俄系战机也有这个设计的对等物:
到了F-22上则是竟然没有!
通过V形垂尾和改变垂尾的形状。靠硬性的设计直接避免了共振而不需要消除。这才是真正的好设计。
同时看上面的图片——F-22是没有鸭翼的,仅仅依靠改变进气道上层机身结构的弧度,就完全达成了只有鸭翼才能达成的主翼上的低压气区。这也没有额外的再增加什么气动面。
能理解这个概念了吧?战机上所有的部分刻意的设计越来越少,这就是大繁至简的方向。
而歼-20的气动外形则是——各种折衷主义的具体体现。相对于歼-10而言,气动面并没有减少优化,而是增加了不少。其实就是逆着历史潮流而动的一个典型了。
这个逆着历史潮流的典型原因其实不难解释,就是我们不熟,航空设计的底子太薄了。目前还很难做出F-22这样激进而有效的设计。所以一直以来W君对歼-20的气动评价都是“看似科幻,实则保守无奈”,当然了,这样发文并不是来引战,如果能看懂文章,自然会想明白其中的道理。
歼-20是我国研制的一款具备高隐身性、高态势感知、高机动性等能力的隐形第五代制空战斗机。其气动布局采用了“鸭式布局+边条翼+三角翼+腹鳍+全动双垂尾”的综合气动布局。
鸭式布局:采用鸭式布局的飞机在正常飞行状态下并没有多少优越性,但是当飞机需做大强度的机动如上仰、小半径盘旋等动作时,鸭式布局的飞机的前翼和主翼上都会产生强大的涡流,两股涡流之间的相互偶合和增强,产生比常规布局更强的升力。因此在同等条件下鸭式布局的飞机比传统布局的飞机具有更好的机动性。
边条翼:可改善机翼在大迎角时的气动特性,特别是升力特性。歼-20的边条翼为可动边条,位于鸭翼和机翼之间,是非常小,比较狭窄,可以可控下垂,可动边条可以强化涡升力,并且可以控制涡流走向。与鸭翼配合能产生强大涡流,可以大幅增加升力,获得更好的机动性能。
三角翼:后掠角大,飞行阻力小,水平机动性能好。从亚声速过渡到超声速时机翼压力中心向后移动量小,这对于舵面平衡能力比较差的飞机尤为重要,所以无尾飞机和鸭式飞机基本上都采用三角翼。
腹鳍:飞机腹鳍是在飞机机身尾部下面顺气流方向布置的刀状翼片。腹鳍相当于垂直尾翼,侧滑时起增加飞机航向稳定性、保持平衡的作用。超音速飞机在高空大迎角飞行中,垂直尾翼受到机翼和机身的“遮蔽”,航向稳定作用严重下降,而腹鳍不受影响,因此超音速歼击机普遍采用腹鳍。
全动双垂尾:飞机尾翼由水平尾翼和垂直尾翼共同构成,水平尾翼就是水平方向上的尾翼,而垂直尾翼就是垂直方向上的尾翼。双垂尾就是指有两个垂直尾翼。双垂尾与单垂尾相比增加了飞机的稳定性和机动性。全动双垂尾就是可操纵作动的双垂尾,可以提供足够的航向操纵力矩,进而提供较大的滚转速率。
总体来说,歼-20作为中国首款第五代战斗机,其气动布局综合了多种已经在使用的成熟技术和理念,可以说是集众家之长。再配合以大推力矢量发动机与先进的光传飞行操纵系统。使得歼-20战斗机成为了一种大仰角升力特性极好,瞬时攻角、 盘旋和滚转率都很高;亚音速机动能力,不逊于任何四代机和四代半战机 ;而超音速下的控制能力 ,又远超四代机和四代半战机的世界顶尖战斗机。
就到这里,各位对此,是否还有其他高见?或者你们还有哪些补充,一起来探讨。
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不客气地说,歼-20最成功的设计就在于其气动布局上,这也是其跻身隐形战斗机家族前三甲并圈的一波粉的内在原因。
评价歼-20战斗机的整体设计,首先必须要讲的是“动力不足,气动来凑”这个民间说法。因为歼-20有很多具体的技战术指标信息都是出于保密状态的,军方对其技战术信息披露的并不是很多。但是我们可以肯定的一点是歼-20使用的发动机是国产涡扇-10B,并不是类似国外配套研发的专用矢量发动机,至少在已经服役的机型上并没有看到传说中涡扇-15大推力矢量发动机。
这一点是我们的航空发动机整体技术条件所决定的,也是外界吐槽比较多的一个方面。航发技术薄弱导致我们在研发一款战斗机的时候,不能像美国一样,战斗机设计中,可以根据作战需求设计发动机,我们是反过来的是根据发动机最大限度的去满足作战需求;这两者之间的差别是一目了然的,不管现役的涡扇-10B如何改进,其整体技术状态绝对很难接近美国F-22所使用的F-119大推力发动机,这一点是毋庸置疑的。
在发动机满足不了要求的情况下,想要研发一款技战术性能不错的战斗机,剩下的唯一一条途径就是在气动上下功夫;这一理论在三代机研发之初,苏联人就在苏-27上得到了很好的验证,对于一款起飞重量达到30吨的重型战斗机,其发动机总推力24吨多的状态下,其获得了堪比一些中型机的机动性,比竞争者美国主打空优作战的F-15要出众的多得多。
得益于我国在歼-10战斗机的研发工程中,成功的掌握了鸭翼式气动布局技术,有关鸭翼式气动布局带来的技术优势也在歼-10战斗机实际使用中得到了认可,为我国后续研发采用类似布局的歼-20隐形战斗机奠定了技术基础。我国通过引进歼-11战斗机基本上掌握了中央升力体气动布局技术,在后续的歼-15、歼-16重型战斗机上得到了很好的沿用;尽管这种气动优势极为明显,但到了强调超机动性、超敏捷性的四代隐形机发展阶段,这种气动布局的优势并不存在了,苏-27和F-22展开空战解决是可想而知的。
因此,我国在研发歼-20的时候,在早期沈飞和成飞的竞争方案中,最终采用鸭翼式布局的成飞方案获胜,而传统布局设计的沈飞最终转向自研FC-31中型外贸隐形机之路。在发动机没有得天独厚优势的现实背景下,在气动布局上下功夫成为一条可选也比较有效的发展思路。因此歼-20最终采用了“小展弦比升力体边条鸭翼式气动布局”设计,很好的在机动性和隐身性之间进行了折中。
之所以这么讲,主要是通常认为鸭翼对飞机的整体隐身处理带来一定的先天性问题,这几乎是一个共识,歼-20在可动式鸭翼和主翼之间增加了一个升力边条,一定程度上降低了鸭翼对整体隐身的影响。不过在去年12月《航空学报》上有一篇论文,比较了两架机身形状相同,相同材料的鸭式和正常布局飞机的RCS,在正向上鸭式并没有比正常式布局的高出多少,在某些角度相比甚至比正常式的更低;因此鸭翼对于隐身的影响通常来自于偏转角,在平飞状态下,鸭翼通常下偏,此时的RCS值更低,其回波比较明显的位置是鸭翼尾翼后缘以及鸭翼与前机身的接缝处,也就是说,只要对这几个部位进行针对性的处理便能达到很好的隐身效果。
由上可以得出一个结论是,歼-20鸭翼对整体隐身的处理并没有想象中的那么厉害,因而官方将其定位为高隐身性战机并不是没有道理的,它是由一定的技术依据的,因此采用鸭翼式布局的歼-20战斗机的隐身性能应该属于一个不错的范畴。
有关歼-20是否具备超音速巡航能力,现在是众说风云,但是在军方一些教授作访谈的时候,言外之意是歼-20当前并不具备超音速巡航能力;这个权且放到一边吧,我们来看看央视公布的一组数据:一分钟,歼-20可以战斗巡航52公里。这组数据意味着歼-20一小时可以战斗巡航3120公里,换算成马赫数的话是超过2.5个马赫数,这个速度在现役战斗机属于顶尖的速度了。需要注意的是,这个数据应该是现有涡扇-10B发动机带来的,功劳在哪?自然应该归功于气动布局。
另外,还有一个在网络上流传的小故事,在歼-20研发的时候,国内掌握的美国F-22战斗机美国人说升力系数超过2.0,但后来发现美国的F-22升力系数实际上只有1.5左右,甚至连苏-27的1.6都达不到,因此歼-20对标F-22设计,其升力系数保守估计研发的结果也应该在2.0上下,这就意味着舰-20的升力系数在整个四代机是最高的。
综上所述,歼-20隐形战斗机不管是隐身性、战斗巡航速度,还是气动布局升力系数,都处于一个不错的水平上,而在已知其当前使用涡扇-10B涡扇发动机推力不够的情况下,这些技术优势自然而然就归功于其出色的气动布局设计了。所以说,歼-20最成功的设计应该是其独树一帜的气动布局,而不是其他方面。
“动力不够,气动来凑”,歼20就是这种典型的四代机。我国航空发动机一直都是短板,发动机问题也成了所有飞机的心脏病问题,但四代隐身战机必须要发展,在这种情况下,优化气动布局来弥补动力不足成为了唯一选择,于是乎就有了这种“小展弦比高升力”的歼20。可以说歼20在许多设计方面都是优于F22,尤其是升力系数上更是无所不用其极,自然也比F22高很多,另外在电子系统方面,歼20还有类似F35一样的EOTS、EODAS等光电红外探测手段,这些F22也没有,虽然就综合实力来说歼20还无法达到F22那样的水准,但歼20在战场上绝对有与F22一拼的实力。
图一:歼20设计极为精致,复杂性是F-22比不了的。
首先说说歼20这个“小展弦比高升力”的气动布局,这里其实还有一个故事,就是当年美国吹嘘自己的F22升力系数达到了2.07(三代机普遍在1.6以下),而作为我国未来空军的主要对手,歼20的设计必须对标F22,于是就将这个升力参数定在2.1,略高于美国。要达到如此高的升力系数是非常难的,歼20将涡流增升技术发挥到了极致。首先是采用基于涡流控制技术的升力体机身,第二采用了边条翼鸭式布局,试验表明,同时采用鸭翼和边条翼,不仅保持了分别采用这两种增升装置的增升效果,还可以得到更高的升力系数,如下图:
另外仔细观察会发现,进气道位置也进行了特别设计,同样能产生涡流效果,至于网上说还有类似F22一样的机头菱形涡,这个目前还没发现,应该是没有(菱形窝离机翼太远了,F22机身短很多,可能会有一定效果,但歼20恐怕不行)。于是在增加升力方面就形成进气道涡、鸭翼窝和边条窝等联合作用,硬是将升力系数达到了设计目标。通过这一系列努力后,我们也反推出采用常规布局的F22根本不可能达到2.07最大升力系数,最后美国自己公布F22的最大升力系数仅仅只有1.7,与歼20 的2.1是不是差了一个档次。当然如此复杂的启动布局,歼20的飞控系统应该会很厉害。
而且在开发歼20的时候,虽然在很多技术方面达不到美国那样的程度,但在很多设计细节上我们也吸取了一些F22的教训,比如超音速巡航作战的F22作战半径仅仅只有740公里,而歼20就拉长了机身,这样就能装更多的燃油,即使未来超音速巡航作战,作战半径也应该能达到1200公里以上;还有F22那对超大的尾翼看着很不和谐,歼20在设计的时候就采用了1对全动尾翼+1对腹鳍,相当于上下两对小垂尾来保持飞机飞行稳定,当然这个腹鳍也在网上引起了很大的争议,未来到底是F22的固定大尾翼好,还是歼20的两对小尾翼好,这个还得看作战效果。
在超机动性方面,歼20目前还是有些问题的,歼20的机身被拉长,这种小展弦比的战斗机阻力很小,典型特征是高速性能极佳,但机动性差很多,鸭翼和矢量喷口将协助弥补歼20超机动能力不足的问题,可即便如此,歼20的超机动性方面肯定还是比F22差上一些的,再加上目前歼20还是使用的三代发动机,即使最新换装了WS-10B锯齿版本的歼20,解决了矢量喷口问题,但发动机本质上还是三代机水准,与F22的机动性方面差距就更大了。即使未来我们的WS-15峨眉发动机成熟装备后,歼20的机动能力应该都不如F22,但因为阻力小,在超音速巡航上会更省油一些。
至于其他作战能力上,F22和歼20在外型隐身上都极强,F22的隐身涂料效果更好也更娇贵,因此歼20的在隐身上比F22略差;而歼20的优势再是战场感知能力上,因为后发优势,歼20装备了F22没有的EOTS、EODAS光电红外系统,在大家都隐身情况下,超视距攻击能力上歼20略强一点。
当然在作战能力上来说,这个就真的不好说了,毕竟大家比的都是体系作战,在体系上美国人作战经验更丰富,体系建设上更完善;而我们则具备作战的主场优势,地面、空中雷达等支援更多,电磁控制能力上会更强,因此在抢夺制空权方面,歼20可能并不比F22弱。当然F22的优势还是很多的,凭借超音速巡航能率先抵达战场空域,对等数量情况下在同一空域作战飞机会更多一些,甚至在载弹量方面目前F22也多2枚中程空战导弹!
到此,以上就是小编对于空军三剑客变四剑客的问题就介绍到这了,希望介绍关于空军三剑客变四剑客的1点解答对大家有用。
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