机翼
毫无意外的,FC-1采用了前缘后掠42度的悬臂式梯形翼,从公开的3维结构剖视图看,应为多梁式混合结构。
有意思的是这个后掠角。边条涡对机翼产生的有利干扰随机翼后掠角呈驼峰形变化,在大约40度后掠角左右达到最佳。这主要是由于小后掠角机翼大迎角性能不好,失速迎角小,即使结合边条翼也效果不彰;而大后掠角机翼大迎角性能好,大迎角时其自身的前缘涡流同样可以起到边条涡的作用,边条翼虽然也起了作用,但相对作用较小。因此,第三代战斗机采用边条翼布局的多结合40度左右的后掠翼,以期获得最大的有利干扰。但美系飞机通常选用40度后掠角,典型的就是F-16,当年超-7格鲁门方案也是;而俄系飞机则选择42度后掠角,米格-29、苏-27以及这个有米格身影的FC-1都是。看起来各国所进行的研究结果并不完全一致。
气动控制面方面,FC-1机翼装有全翼展前缘襟翼,机翼后缘内侧(根据照片分析)为简单襟翼,兼作机动襟翼,可以和前缘襟翼配合偏转,保持最佳机翼弯度,以提高升阻比和抖振边界。不过FC-1并未采用类似F-16的全翼展襟副翼,其机翼外侧仍然是传统副翼,占据了从后缘襟翼外侧到翼梢的整个外翼段。
对笔者而言,FC-1机翼更令人瞩目的特点是它的根梢比。熟悉F-16的人第一眼看到FC-1,往往会觉得它的机翼非常“尖”。根据试飞照片估算,其根梢比约5.7,远大于F-16、米格-29这类飞机,更接近三角翼。根梢比大,可以减小机翼弯矩,减轻结构重量,但另一方面,较大的根梢比会加剧翼尖失速,并对机翼刚度有不利影响,而延伸到翼梢的副翼则加剧了不利影响。由此导致的颤振问题可以利用翼尖导弹挂架(兼作防颤杆)加以改善;而副翼反效问题如何改善呢?这确实是个颇令人感兴趣的问题。
尾翼·腹鳍·后边条
如果说当年格鲁门方案的尾翼设计还残留着歼-7的痕迹的话,
那么FC-1已经把这点痕迹完全抹去了。
全新设计的垂尾具有切尖结构,显然是为了改善颤振特性。方向舵转轴倾角很小,有助于改善大迎角下的方向操纵性——而歼-7的方向舵在迎角30度左右就已完全失效了。或许是因为原型机的缘故,在01架和03架原型机垂尾上并未看到更多的传感器,在04架全状态机上能看到更多令人感兴趣的东西。
平尾则一改中国战机的传统,采用了直轴平尾的形式。这种平尾重量轻,受力简单,对机身结构设计有利。不过,由于后掠角不大,其颤振特性较差,一般都会采用切尖或配重方式来改善。FC-1的平尾正是采用了切尖方式。不过,由于后边条的原因,FC-1的平尾几乎和机翼位于同一水平面,也看不出下反角——这和当年IDF早期原型机非常相似,令人不由得捏一把汗。希望FC-1只是看起来相似,不要重蹈10002号原型机的覆辙。
在格鲁门方案中,腹鳍是呈八字形安装在后机身腹部。FC-1则向外移动到后边条外侧,垂直安装。这种设计,似乎是有意拉开腹鳍间隔,以减小相互干扰,提高效率。和垂尾结合,有助于改善FC-1的方向稳定性。
FC-1的尾撑/后边条是后期方案中出现的,其宽度(展长)相当大,看起来更类似X-29而非F-16。如此宽大的尾撑,令人怀疑它除了具有承力作用外,还可能在大迎角状态下具有强烈的低头作用,以抑止前方大边条翼带来的强烈上仰趋势。
起落架
FC-1采用全新设计的起落架,均为单轮,分别向后/向前收起。前起为国内首见的支柱式半轮叉结构。主起则比较有意思,外表看起来似乎是已经由由原来的机翼起落架改进为机身起落架,但实际上主起仍然直接安装在翼梁根部,承受的载荷由翼梁传递——实际上和米格-29的起落架设计类似。这种设计既具有机翼起落架重量轻的优点(不象机身起落架需要传力结构传递载荷),又具有机身起落架节约机翼内侧翼下空间的优点(通常翼下这个位置的挂载能力最强,但采用机翼起落架的飞机却往往由于起落架收放路线的限制而难以使用)。但凡事有利必有弊,这种设计虽然具有前述优点,但起落架舱却可能影响到进气道的布置。联想到02年珠海航展上贵航曾经宣称JL-9的进气道设计比FC-1的效率更高,笔者以为有这么一种可能:FC-1的进气道为了避开后方的主起舱而向内作较剧烈的转折,从而影响了它的总压恢复系数;而JL9仍然沿用歼-7的机翼起落架,主起舱较靠后,就不存在这个问题。
飞控系统
飞控系统曾经是笔者对FC-1意见最大的地方。早些年成飞一直宣称为了降低费用,FC-1将采用传统机械-液压操纵系统。对于这种为了低造价而采用低技术的策略,笔者始终认为不妥。对于这种为了满足高机动性而设计的飞机,却采用机械-液压操纵系统,无疑将使得性能大打折扣,甚至有可能陷入“价格降低——性能下降——价格进一步降低”的恶性循环。
不管怎样,FC-1最终还是采用了电传飞控系统,只是决定的时机颇为古怪——在完成详细初步设计的当年才宣布要采用电传飞控,给人有些赶不上趟的感觉;但如果考虑到电传飞控的硬件有可能不是专门为FC-1设计,而是“拿来主义 ”,那么这个时间倒是恰好。若果真如此,FC-1计划倒确实是省下了一笔巨额开发费用。
只是问题在于,FC-1究竟是一开始就决定要借用某机的飞控系统,还是迫于形势(例如碰到控制方面的严重困难)决定采用的,这将决定它是否是按照随控布局进行设计,电传飞控能否最大限度发挥其优势。
尾容量
尾容量和平尾效率成正比,不同特点的飞机,设计人员选取的尾容量也有相应差别。我们来看看其它飞机的尾容量:米格-21 0.237,米格-23 0.483,苏-27 0.220,F-4 0.258,F-15 0.232,F-16 0.203,F-22 0.197。这里面,米格-23尾容量最大,因为机翼全后掠时焦点移动太大,必须加大尾容量以保证此时的纵向操纵能力。放宽静稳定度飞机的尾容量都较小,其中又以苏-27最大,因为要保证超音速机动能力,同样要有足够的尾容量(也正因为如此,苏-27脱开电传后其纵向俯仰率高得惊人,连加装TVC的F-16/MATV也比不上);F-22最小,除了TVC的因素外,大幅放宽静稳定度也是一种重要原因。
笔者对FC-1尾容量进行粗略估算之后,不禁大吃一惊——估算尾容量只有0.21!
这意味着什么呢?如果前述估算误差不大的话,那就意味着FC-1很可能就是一种按照随控布局设计的飞机,设计之初就已经考虑了放宽静稳定度,而不是象最早推测的那样到后期改进时再放宽。这样就可以回答前面飞控系统中提到的问题。但是这和公开报道FC-1采用电传操纵的时间明显不符。令人怀疑,长期以来有关FC-1采用传统操纵系统的宣传会不会就是一个幌子,目的只是要巴基斯坦投钱进来?