殲20已經近距離出現在公眾面前好幾次,特別是在去年的珠海航展上,殲20在空中上下翻飛,做出了許多漂亮的空中動作,讓人目不暇接。有些人可能會產生一個疑問,同樣是飛機,為什麼像殲20這樣的戰機可以翻轉,甚至倒過來飛,而我們乘坐的民航客機卻不可以呢?
今天來簡單解釋一下這其中的原理。
在原則上,戰鬥機能夠在空中做出複雜的動作,一方面是體積較小,發動機和氣動布局具備優勢,另一方面就是戰鬥機上會裝備一個特殊的零件,而客機上是沒有的。
我們先看戰機的優勢。現在,普通的民航客機飛行速度為0.8馬赫左右,而戰鬥機早就實現了超音速飛行,有的還具備了超音速巡航能力。這是因為在戰機上裝備的發動機是最先進的,能夠為戰機提供更大的動力。在氣動布局上,戰機的設計往往是為了應對複雜的空戰局面,能讓戰機在面對威脅時做出各種高難度的規避動作,而客機設計的主要出發點只有一個,那就是平穩,越平穩越好。客機龐大的體型也不允許客機在飛行途中做出其他動作。
我們知道,飛機的機翼能夠獲得升力,是因為它和空氣之間有一定的迎角。在戰鬥機倒過來飛的時候,這個迎角照樣存在,所以飛機依然會具有升力。然而有一點,在戰機倒飛的時候機頭會比正常狀態下向上翹一些,這就是為了給倒飛事創造更大的迎角,從而獲得足夠的升力。此外,對戰機倒飛幫助很大的還有一種儀器,那就是飛行姿態陀螺儀。
戰鬥機在天空做出複雜動作之後,很容易讓戰機飛行員失去平衡感,不能正確判斷地平線的位置。尤其在夜間飛行的時候,天上和陸地上都會閃爍亮光,如果飛行員失去平衡,很容易混淆哪裡是天空,哪裡是地面,從而誘發飛行事故。
而有了飛行姿態陀螺儀以後,戰機飛行員不管是倒飛,還是進行其他動作,都能從中找到一條不會變動的地平線,天和地用不同顏色區分,這樣戰鬥機飛行員就能清楚自己在進行倒飛,而且會迅速調整下一個飛行動作。
相比之下,另一個特殊的硬體才是戰鬥機能夠倒飛,而客機不可以的重要原因,這就是倒飛油箱。所謂倒飛油箱,就是在戰鬥機倒飛或做出過載飛行的時候向發動機供油的油箱。這是一個很基本的問題,那就是飛機發動機的油箱也要受到地球引力的影響,一般是向下流的,如果戰機倒飛的話,一般的油箱是無法給戰機供油的,這是一個致命的問題。
所以科學家們就為戰鬥機專門設計了一個倒飛油箱,它擁有上下兩個進/吸油口,在戰機倒飛的時候就會給發動機供油,正常狀態下就會從主油箱裡吸油,隨時保持滿額狀態,應對戰機在空中的複雜動作對燃油的需求。