殲15戰鬥機多個鴨翼,飛機攻角可以從24度提升到80度

2021-02-24 講武堂

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眼鏡王蛇是蛇中之王,號稱毒蛇中的毒蛇,主要習性是特別愛吃吃毒蛇,而戰鬥機也類似,戰鬥機中的眼鏡蛇大家都知道,這就是俄羅斯的蘇27戰鬥機,這款戰鬥機依靠邊條翼和巨大修長的升力體機身設計,打造了無與倫比的氣動性能優勢,為此俄羅斯專家多次在中國科研院所宣稱:蘇27戰鬥機是最完美的氣動升力體設計,三代機中的佼佼者!

蘇27戰鬥機的普加喬夫眼鏡蛇眼鏡蛇機動,最大攻角可以達到110度,這意味著飛機屁股在前,機頭在後向前飛,這種機動動作雖然在空戰中不太實用,但是卻展示了巨大的大攻角性能,航空界的常識:飛機依靠升力吃飯,攻角越大升力越大,升力越大,性能越高,所以,從這個角度來說戰鬥機的發展,也是攻角的發展,經過60年的發展,飛機最大攻角從過去的不到20度升級到現在的60度,這就是殲20,F22,F35戰鬥機的水平,甚至180度(依靠推力矢量技術)。

蘇27戰鬥機可以做眼鏡蛇機動,但是蘇30機動性更好

為了追求更高的性能,中國飛機設計師嘗試了多種辦法,包括雙三角翼,邊條翼,鴨翼布局,最終在鴨式布局上取得了重大突破,這就是殲10戰鬥機,從收益來看,採用鴨式布局的殲10戰鬥機,比採用邊條翼設計的戰鬥機高一倍以上,這也促成了中國繼續在鴨式布局上走下去,最終集大成者就是,鴨翼邊條翼升力體三合一的殲20戰鬥機。

或許有人會問,鴨式戰鬥機幾乎都是從開頭設計,才能取得比較好的成果,有沒有可能,在常規邊條翼戰鬥機的基礎上加裝鴨翼,同樣取得更好的性能?

蘇30戰鬥機的鴨翼是解決機頭過重的解決方案,但是無意中發現卻大大提高了機動性

回答是肯定的,這種設計不僅僅存在,而且付諸實踐,這就是俄羅斯的三翼面家族,蘇30MK戰鬥機和蘇33戰鬥機。

殲15戰鬥機採用了三翼面設計,前面加了個小小的鴨翼,飛行性能有巨大提高

蘇30,蘇33,殲15戰鬥機採用三翼面設計,會給飛機帶來啥樣的好處呢?從氣動構型來說,三者都差不多,最終一份蘇30鴨翼的研究報告給了世界一個驚喜:蘇30戰鬥機的鴨翼向下偏轉30-40度,能給飛機帶來巨大的效益,能使飛機最大失速攻角提高到80度,要知道,三代機普遍水平就是24-26度。

由於蘇27戰鬥機極佳的大攻角特性,使得世界各國都對增加鴨翼的蘇30戰鬥機充滿了好奇,究竟這款三翼面戰鬥機能發揮多大的作用,飛機大迎角性能能提高多少。

從氣動的角度來說,蘇30的鴨翼可以使飛機失速攻角達到80度

最終經過一番研究發現,蘇30飛機的鴨翼和機翼在超大攻角下,能形成一種特殊的流動模式,飛機可以得到更大的攻角,或許更多的升力,從而避免失速,這對於飛機的安全性有巨大的提升。

如何能獲得更大的攻角,要點就在於鴨翼的偏轉角度,鴨翼角度對強大的渦流核心起著至關重要的作用,假如渦流核心不破裂,飛機就可以處於高升力狀態,經過研究結果發現,在30°到40°之間鴨翼偏轉角度,蘇30戰鬥機能夠產生最強大的流動相互作用,從鴨翼到主翼可以清楚地看到渦旋合併形成於戰鬥機背部,能夠延遲失速,直到最大攻角 80°。

在大攻角下,鴨翼偏轉角度小,機頭渦和鴨翼渦會發生分離

但是研究結果也證明,鴨翼也不是任何時候都起大作用的,在低於40度攻角鴨翼最好不要偏轉,偏轉後容易導致升力係數降低。

但是攻角超過40度,飛機升力係數顯著減少,渦流將解體並衝擊在飛機機翼尖端,這將造成嚴重的失速,使用鴨翼向下偏轉後,將減緩升力係數的減少,而且保證渦流核心不破裂,在超過60度的極高攻角下,鴨翼的作用仍然可以增加升力係數,而且產生渦流核心,鴨翼向下偏轉30~40度,將可以使得飛機的失速攻角推遲到80度。

大迎角下的鴨翼偏轉使得機頭渦和鴨翼渦融為一體,大大提高了性能

雖然這個結論是蘇30鴨翼的實驗結果,但是也對極其相似的殲15艦載機有借鑑效果,但是由於飛控系統能力限制,不管是蘇30還是蘇33,以及中國殲15,實用最大攻角都不會超過30度,非常可惜。

在殲20戰鬥機上,雖然現階段狀態,由於發動機供應商的問題,沒有採用推力矢量技術,但是憑藉強悍的飛控設計,機頭渦和鴨翼渦以及邊條渦的三重結合,使得飛機失速攻角超過了60度!將俄制飛機的沒有發揮的潛能發揮到極致。

殲20戰鬥機的鴨翼起了巨大的作用

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