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成飞如何用下马的歼10魔改方案 反复改进演变成歼20

成飞如何用下马的歼10魔改方案 反复改进演变成歼20
2018年08月15日 12:09 新浪军事
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  大家都知道,美国的三代和四代战斗机F15和F22,都是双发进气常规布局设计,美国空军的老飞就指着F22说,这就是拍扁的F15,事实上,在美国人的强大发动机航电和材料支持下,F15和F22都表现出了非凡的作战效能,美国空军赞誉F15战斗机为空中优势战斗机(飞机之中我最优,想打谁就打谁),而吹捧F22则到了无以复加的程度:空中垄断者(这片天,是劳资的了,谁都过不去)。

  F15叫空中优势战斗机,确实空战比谁都有优势

  F22他们认为是空中垄断者,敌人飞机都上不了天

  中国发动机长期薄弱,硬不起来,面对美国的强势,别无选择的走了另外一条路,这就是鸭式布局设计,从歼10到歼20都如此,这就是俗称的,飞机气动设计为落后发动机背锅,美国则是,所有设计让发动机背锅,谁让你能干。

  从设计师的角度来说,鸭式布局收益高,主要体现在,阻力小,升力大,重量轻,机动好,相同的发动机和起飞重量,鸭式布局的明显比常规布局的飞机性能要高一些,最多可高达2-3成。

  歼10战斗机采用了鸭式布局,淘汰了常规布局的歼13获得80年代空军新型歼击机订单

  从最终结果来看,歼10战斗机也达到了目的,瞬时盘旋角速度高达30度,简单来说6秒钟就可以轻松掉头,而且飞机最大滚转角速度高达270度每秒,几乎是三代机和三代半关键,而且总师给歼10选择的作战模式也比较有特色,先超视距然后视距作战,超视距作战的话,依靠大型火控雷达远距离发现目标,尽快发射导弹,尽快结束战斗,而到了视距内狗斗,则特意将飞机的角点速度比F16设计的更高一些(角点速度:掉头最快的速度,越快越好),这种特殊的设计,在歼10和苏27的格斗中,优势极其明显。

  歼11B战斗机,盘旋和滚转比较差,遇到歼10不格斗是教条

  或许会有人有异议,歼10战斗机的稳盘和F16差那么多,还有啥可说的,不就是一只死鸟?

  实际上,刀刀见血的空战,大家都用最大角度的瞬盘,尽早一秒占位发射,那就是生与死的区别,谁还有工夫慢悠悠转弯,那是傻,对于战斗机来说,高度越高稳盘和瞬盘的区别越大,中高空,差别有2-3倍,提前抓住敌机,提前射出导弹就是设计师不惜一切代价追求的目标,所以从F22战斗机开始,特意加强了机头指向性,配合推力矢量技术,最大使用迎角限制更小,而且瞬时盘旋能力比三代机更好。

  F22在机动性的追求上,可谓不遗余力

  歼10战斗机装备部队后,飞行员和苏27曾经做过对比,最大的遗憾就是,歼10爬升加速比较慢,海平面最大爬升速度才285米每秒,在三代机中仅仅比幻影2000和F18好一点,排在中下水平,苏27,F15,F16海平面爬升率都超过300米每秒。

  当然,对于歼10存在的这些问题,设计师非常清楚,毕竟是自己家孩子,一切优缺点明明白白,了如指掌,在歼10还没有完全定型前,2000年后设计师就开始了各种反思不停的挑刺,如何能得到一款更优秀的战斗机,当然也得出了一些更优的改进方案,但是大部分都无影无踪,就少部分“慎之又慎”得到实现,这就是我们看到的小改鼓包进气道歼10B和歼10C多用途战斗机。

  歼10BC的推出,并不代表它最优秀,而是改动最小,风险最低

  今年纪念王海将军的文章里面,就特意提到,成都所在歼10后提出了很多优秀的大改作品,但是都被王海将军否决了,不完美不要紧,往前面赶就是了,美国F22战斗机已经出来了,你们要抓紧快干四代机,时间就是一切,不完美不要紧。

  话虽这么说,科学上却做不到,虽然成都所设计师也想一步登天,实际做法还是很扎实,一步步复盘歼10 的设计,吸取歼10设计的优点,尽量弥补不足,最终打造了歼20的成功。

  歼20的成功不是突然出现的,来源于歼10改改改改改改

  其中最重要一个环节就是,给歼10加边条,这一技术也参考了法国阵风和台风的设计经验,最终看来,效果良好。

  这就是歼10改进设计,鸭翼加边条,最终成为歼20的基本气动设计基石

  边条翼布局是 20世纪 70年代发展起来的一种高升力布局 ,并在战斗机中广泛采用 。 边条翼作为流动线性与非线性工作状态的匹配布局 , 协调了战斗机亚声速大迎角与超声速巡航气动力设计之间的矛盾 ,尤其在大迎角下 ,利用边条涡对主翼流动分离的控制 ,显著提升了战斗机的失速特性 。

  较小迎角下 ,边条翼产生前缘涡 ,提供非线性涡升力。 随迎角增大 ,旋涡强度逐渐加大 ,到某一迎角旋涡在翼面破裂 , 导致俯仰非线性上仰现象 。 俯仰非线性上仰意味着飞机的稳定性下降 , 限制了高升力使用 ,使机动能力降低。

  鸭式布局最大的设计难点就是鸭翼涡和主翼涡的关系,加了边条在中间更融洽

  鸭翼布局的最大增升效果主要体现于大迎角阶段鸭翼涡对主翼涡的干扰作用,在大迎角阶段,鸭翼涡与主翼涡相互诱导,鸭翼涡桨边条涡推向外机翼,是机翼前缘形成单一集中涡,从而改善机翼流场达到增升效果,而鸭翼涡则被诱导到机翼内侧上方,鸭式布局主翼涡比常规边条涡延迟破裂,原因是鸭式布局主翼涡有机翼前缘涡流卷入,涡流强度得到增强所致。

  歼10战斗机原始设计,鸭翼高于机翼,后来改进成同一平面,阻力更小

  边条翼翼身组合体具有由机头涡、机身涡和机翼涡、边条涡组成的复杂旋涡流动结构 ,导致大迎角俯仰非线性的主要因素是主翼涡的破裂。

  鸭翼对边条翼翼身组合体俯仰非线性上仰具有很强的抑制作用 , 可将俯仰非线性上仰出现的迎角推迟 8°以上(这就是歼20战斗机机动性更好更强悍的根本理由)。

  加鸭翼后,主机翼涡流破裂位置明显后移,效果更好

  鸭翼负偏度可提高鸭翼对俯仰非线性上仰的抑制能力 ,在更大迎角范围内对俯仰非线性具有明显的减缓作用 (这也是歼20飞控更灵活更高效的重要原因)。

  由于在歼10战斗机的鸭式布局上“挑三拣四”,不断尝试新型气动布局,这也给歼20的成功奠定了坚实的技术-成功没有侥幸,对于现状不满是好事也是坏事,假如仅仅止于满腹牢骚,那就是堕落的口水汉。

  看准一个好坑挖挖挖,达索公司在幻影3上反复折腾30年,最终得到完美版阵风战斗机

  拿出不怕累不怕烦的精神头,反复折腾,精益求精,这就是成功者的作风。(作者署名:大水)

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