新葡京线上注册 谁说前掠翼战斗机一无是处,美军这机型有近万米超声速能力

2020-01-11 18:44:57

[摘要] 长久以来,前掠翼战斗机在机翼抗扭、结构强度等方面的劣势被无限放大,很多人都认为前掠翼战斗机一无是处,一提到前掠翼战斗机也是嗤之以鼻。但是,前掠翼战斗机也拥有结构、机动、起降、可按这四大优势,经过现代技术尤其是材料技术的处理,以往的问题都能够迎刃而解。第二种是美国格鲁曼公司研制的x-29a前掠翼研究机。这架飞机在1994年底宣布退役,保存在美国空军博物馆。

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新葡京线上注册,长久以来,前掠翼战斗机在机翼抗扭、结构强度等方面的劣势被无限放大,很多人都认为前掠翼战斗机一无是处,一提到前掠翼战斗机也是嗤之以鼻。但是,前掠翼战斗机也拥有结构、机动、起降、可按这四大优势,经过现代技术尤其是材料技术的处理,以往的问题都能够迎刃而解。

德国的ju-287轰炸机

在航空史上,只有三种前掠翼飞机完成了试飞,并取得了一定成就。第一种是1940年代德国的ju-287四发轰炸机,于1945年2月完成了首飞,在后来的试飞中速度达到815公里/小时,当时仅有的两架原型机均被苏军俘获。

第二种是美国格鲁曼公司研制的x-29a前掠翼研究机。x-29a是美军用于试验前掠翼(fsw)技术的一种验证机型,目前是验证下一代战斗机所要求的高机动性、轻重量、低成本、高效率所需的先进技术。前掠翼技术早在二战开始前就已经出现了,但由于技术条件所限并没有获得多大的发展。二战期间,德国和美国都试验了前掠翼飞机,但是都没有投入实战。当时,前掠翼技术的最大问题是机翼制造不能达到在高速飞行时不弯曲的标准,但是在1970年代高强度复合材料技术的出现使高强度机翼成为可能,前掠翼在飞行器上的应用也重新获得了生机。

x-29a 长16.44米,机高4.36米,翼展8.29米,采用全动式鸭翼、前掠机翼、后机身边条布局,机翼内半翼后掠,外半翼前掠,两半翼交汇处的不利气流由鸭翼产生的脱体涡卷走,使机翼有较好的升力特性。x-29a的机翼采用铝合金和钛金属结构,石墨环氧树脂复合材料的蒙皮。x-29a的飞行控制系统可以极大的减小由前掠翼设计带来的飞行不稳定性,其控制计算机可以 40次/秒的频率对各个飞行控制面进行调整。另外,三台数字控制计算机还具有备份功能,即一台计算机出现问题后其余两台可以及时接替其工作。x-29a安装有一台通用电气的 f404-ge-400 涡扇喷气发动机,其最大推力7260 千克。1977 年,美国国防高级研究计划署(darpa)、美国宇航局(nasa)和美国空军飞行动力学实验室开始联合研制一种前掠翼验证机,并将其命名为 x-29a。1981~1982年,格鲁曼飞机公司被选中建造最初两架 x-29a,项目由美国空军管理。复合材料制成的 x-29a 前掠翼能够在飞行中克服扭曲变形,其强度也有了很大的提高。

第一架 x-29a于1984年12月14日在美国加利福尼亚州爱德华兹空军基地(edwards afb)首飞成功,这是 x 系列试验飞行器计划停滞近十年后的首次飞行,标志着美国重新开始了向航空科研领域最高峰的攀登历程。格鲁曼公司对 x-29a进行了4次试验飞行后,于1985 年 4 月将其转交给 nasa 完成余下的试飞工作。

美国宇航局继续进行相关测试,使用先进的数字飞行控制系统在35%负静稳定裕度情况下进行放宽静稳定度飞行,试飞验证前掠翼在跨声速时的优越特性,试飞结果表明x-29a在 0.9马赫、9100米高空的设计点飞行情况非常好。1985年12月13日,x-29a进行了第二十六次飞行,这次试飞使x-29a成为世界上第一架速度超过音速的前掠翼飞机。这架飞机在1994年底宣布退役,保存在美国空军博物馆。

1989年5月23日,第二架x-29a首飞成功,在随后试验飞行中表现也非常出色,比如大迎角飞行能力极佳,在不借助任何附加翼面和推力矢量技术的情况下,45度迎角飞行具有优异的控制反应,在67度极限的滚转操纵性表现也不错。所以 x-29a 这些飞行试验的意义非比寻常。1992 年,x-29a 还进行了一系列的涡流控制(vfc)试验,同样取得了大量有价值的试验数据。

苏-47“金雕”

第三种就是俄罗斯的第五代战斗机—苏-47“金雕”了。有观点认为,由于在第二次世界大战中,前苏联俘获了德国的前掠翼轰炸机ju-287和大量资料及有关专家,对前掠翼技术取得了一定的认识。进入80年代以来,俄中央航空流体动力研究院的一些专家,又采用最新的科技成果,对前掠翼技术进行了系统的研究,并取得了突破,从而为从80年代末着手研制的s-37采用前掠翼技术打下了基础。

苏-47“金雕”

时至今日,前掠翼战斗机的劣势也已经能够通过复合材料结构的弯扭变形耦合效应来解决。由于复合材料具有比强度高、比刚度大,抗振、抗疲劳的特点,相比于金属材料具有更多的可设计自由度,可以通过在不同方向不同部位的合理布置纤维,使零部件的强度,刚度和弯扭特性满足飞机结构设计的要求,同时重量能减轻 30%左右,对航空结构而言十分可观。由于先进复合材料的逐渐成熟及其特殊加工工艺的出现终于使人们找到了解决前掠翼布局飞机的气动弹性发散问题的方法,采用复合材料制造前掠翼飞机的机翼时,通过对不同的材料构型的设计来改变机翼的受力特性,使之具有足够的刚度和强度来承受迎角增加时所形成的气动扭转力矩,这样既可以有效解决前掠翼的气动发散问题,又不会增加结构重量。因此,苏-47金雕与美军 x-29a哪个强我不先不论,由于他们积累了丰富的数据,当前的复合材料或使其重生,前掠翼的隐形战斗机或许不再是笑料。

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