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3.设计特点
1)总体布局
歼─10开始研制的时候正是以边条翼正常式布局为典型特征的第三代战斗机风行世界的时候,而以近代鸭式布局为特征的三代半战斗机才刚刚开始兴起。
歼-10可以说恰很赶上了这个潮流。
但为何歼-10弃边条翼正常式布局不用,而采用近耦式布局呢 ?
鸭式布局的主要优点是:能与机翼产生有利干扰,推迟机翼气流分离,大幅度提高大迎角升力,减小大迎角阻力;
通过采用主动控制技术(ACT),可以减小鸭翼载荷,对减小平均阻力和提高平均升力有利;
对重心安排有利;
配合大后掠三角翼,纵向面积分布较好,机身后部外形光滑流线,超音速阻力小;
容易实现直接力控制,对提高对空/对地作战效能有利;低空操纵性较好,鸭翼位置靠近飞行员,有利於阵风抑制系统的应用。
但其缺点也是明显的:鸭翼在大迎角/鸭翼大偏度时有失速问题,一般采用大衡掠小展弦比设计以缓和这一问题,但也造成鸭翼升力系数降低;起降及大过载机动时受鸭翼平衡能力限制,不能使用机翼后缘襟翼或只能采用很小的偏度??鸭翼采用大后掠小展弦比设计也加剧了这一问题,如果采用加大鸭翼面积的方法,又会加强鸭翼对机翼的下洗,导致机翼升力损失,只能采用静不稳定设计缓和这一矛盾;采用ACT和亚音速静不稳定设计时,由于在大迎角低头操纵力矩的要求和鸭翼载荷过大带来的平衡阻力增大和最大平均升力降低的问题,和正常式布局相比,鸭式飞机往往不能采用太大的静不稳定度,从而影响其优势的发挥;横向操纵效率不高;同时鸭翼偏转时形成锐角反射面,增大RCS,不利于飞机隐身。
相比之下,边条翼正常式布局由于在大迎角下边条翼对机翼的有利干扰更大,因而在大迎角升力特性方面具有更大的优势;
加上正常式平均能力强,可以采用更大的静不稳定度,机翼也可以全放襟翼增升。
因此,如果要强调大迎角机动性(不是目前流行的过失速机动,开始研制歼-10的时候还没这概念呢),边条翼正常式布局是更好的选择。换句话说,歼-10除了强调大迎角机动性外(鸭式布局无可否承认样具备良好的大迎角飞行质量,素质),还要兼顾其他方面??是什么呢?
回顾鸭式布局的优点,有这么几个字眼很引人注目:“对重心安排有利”,“超音速阻力小”,“低空操纵性较好”,“有利於阵风抑制系统的应用”。
众所周知飞机重心位置对飞机性功能、飞行质量,素质等具有举足轻重的影响,设计时不仅要考虑飞机净形构型的重心,还要考虑外挂武器(特别是大型空地武器)后的重心移动。
不能说“对重心安排有利”就是强调对地攻击,但确实有利于提高对地攻击能力。
而“低空操纵性较好”、“有利於阵风抑制系统的应用”的优点则显而易见是有利於低空突防的。
至於“超音速阻力小”,意味着什么呢?
第三代战斗机强调的是高亚音速机动性,对超音速性功能则受限于发动机和当时航空技术而难以兼顾;
低空高速突防时由于外挂武器,也难以实现超音速。
只有在高速截击作战模式下,这个优点才能得到发挥。
一句话,歼-10采用鸭式布局,是综合考虑了格斗、截击、对地攻击等多种作战模式的结果,也就是说,它从一开始就是作为多用途战斗机设计的
2)局部特点
对于看惯了欧美风格战机的军迷来说,歼-10的气动外形实在有些怪异。
那么,这样设计的由来是什么?
目的何在
a.前机身
从多幅照片判断,歼-10的前机身截面应该是普通的圆形(这点歪歪个人不敢苟同)。
这显然是为了配合雷达罩的截面
就前机身对气流进行整流压缩的效果看,这种设计确实不如F-16那种近似横椭圆截面的前机身。
但F-16的设计也并非象某些人吹的那样“达到最佳化,让后人难以更动”--这种截面的前机身在大迎角时会提高一个上仰力矩,对F-16这种正常式布局飞机而言,由于垂尾离重心较远,平均能力较强,问题还不大;
但对於静不稳定的鸭式布局飞机而言,大迎角时鸭翼的平均负担已经相当大,再来这么一个上仰力矩,无疑是火上浇油。
在推力向量控制(TVC)技术出现以前,解决方法无非是加大鸭翼面积、使用升降副翼,但都会付出升力性功能损失的代价。所以,采用鸭式布局腹部进气的战机中,只有LAVI沿用F-16的前机身设计,但其鸭翼面积相当大,可以预料其对机翼的下洗也将加大,造成机翼升力损失。
米格I.44验证机前机身设计类似LAVI,但已经预定采用TVC技术,可以大大减小鸭翼的平均负担。
而EF2000则和歼-10一样采用了圆形截面前机身
笔者认为,歼-10采用圆形截面前机身设计,可能是受雷达罩弄虚作假能力的限制,但在TVC技术引进之前,这种设计比F-16的设计更适合其自身的特点
b.进气道
从照片上看,歼-10采用矩形进气道,但进气口上唇口明显向前延伸,这和F-16、LAVI的进气口不同,倒是和EF2000的进气口有几分相象。
这块延伸板并不是仅仅起附面层隔离作用,由於歼-10采用圆形截面的前机身设计,难以利用前机身对气流进行整流压缩,这块前伸的固定斜板就是起这个作用的。
EF2000的也是同样道理。
当然,这种设计无疑要付出重大代价。
在国内公开报道歼-10之前,笔者一直认为歼-10采用了调节斜板的可调进气道,以配合AL-31发动机,保证良好的超音速拦截性功能。
但目前公开的资料却指出歼-10的最大M数只有M2.0,不免让人疑窦丛生。
以AL-31的推力,配合可调进气道,一架设计良好的超音速战斗机绝对不会只能有到M2.0。
那么,究竟原因何在 。笔者推测,可能的原因如下:
a)最理想的情况,飞机超音速性功能良好,即使采用固定进气道也可以达到设计标志,因此放弃M2.0以上的飞行能力,取消调节斜板及相应机构,既可以减轻重量,又可以提高可靠性,何乐而不为?
类似的例子不是没有。
当年F-15研制过程中就发现,由於发动机推力大,即使不采用前缘机动襟翼也可以达到甚至设计标志,因此最後取消了原来设计的前缘襟翼,只采用了简单的前缘固定扭转设计 。
b)最坏的情况,飞机超音速阻力过大,可调进气道配合AL-31发动机也无法克服。
但这种情况可能性不大,因为如果出现这种问题,在原型机阶段就必须解决。
但照片上的歼-10已经是作战涂装,至少已经小批量投产、装备部队试用了,在这个阶段不应该出现这种问题 。
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