四代机气动上最大的共同特点是采用升力体机身。第二是展宽。
升力体机身是苏27首先采用的,从苏27的外形可以看到,机翼机身一体化,也就是翼身融合体,两个进气道象两个吊舱吊在机身上,苏27的升力体机身可以提供30%的升力。
歼20的气动布局是小展弦比升力体鸭式布局。
小展弦比是指机翼,机翼的展长是指从翼根到翼梢的距离,弦长,是指机翼的前缘到后缘的距离,计算展弦比,是用的平均弦长。展弦比的大小对飞机飞行性能有明显的影响。展弦比增大时,机翼的诱导阻力会降低,从而可以提高飞机的机动性和增加亚音速航程,但波阻就会增加,以致会影响飞机的超音速飞行性能,所以亚音速飞机一般选用大展弦比机翼;而超音速战斗机展弦比一般选择2.0~4.0。展弦比还影响机翼产生的升力,如果机翼面积相同,那么只要飞机没有接近失速状态,在相同条件下展弦比大的机翼产生的升力也大,因而能减小飞机的起飞和降落滑跑距离和提高机动性。歼20使用的是48度左右的三角翼,小于俄罗斯苏57的55度。大于F22的42度,YF22是45度。由此可知,俄罗斯的苏57对速度的要求最高,中国歼20次之,F22最低,因为美国发动机水平最高,F119推比已达11。
小展弦比就意味着机翼展长相对较小,但又为什么说展宽呢,这就因为升力体机身,因为四代机普遍采用升力体机身,机身加宽了,所以机翼就不需要象三代机那么大,这就减小的阻力,但升力并不会减小。从F22和苏57可以看到,平尾前插主翼,所以飞机全长就相对下降了。飞机全长和翼展的比值也就相对三代机下降了。从三种重型四代看,苏57的升力体最明显,所以效益也最大,而且阻力也就最大,歼20次之,F22最小,但歼20的原形机比验证机的升力体曲率更明显,但厚度并没有增加,只是减小了前后两端的厚度,升力也增加了。
鸭翼有两个作用:1、提供可控的涡升力,2、配平和俯仰控制。“鸭翼的不同位置决定了设计思想的异同,事实上,如果忽略燃油消耗、弹药投放等因素,重心是基本固定的,但升力中心随速度、飞行姿态等移动,需要动用平尾(常规布局)或者鸭翼(鸭式布局)来恢复平衡,这就是配平作用。有意识的增减配平作用,自然就导致飞机受控地俯仰,这就是俯仰控制作用了。鸭翼虽然这两个作用都可以做到,但不同位置的鸭翼对两者有所侧重。鸭翼靠前称为远距耦合,由于力臂长,用较小的鸭翼就可以实现配平和俯仰控制作用,这样鸭翼造成的阻力和重量较小。适合高速飞行;坏处是远离机翼,难以形成涡升力。鸭翼靠后布置的话,自然就是近距耦合。近距耦合的鸭翼产生涡升力的作用明显得多,有利于提高机动性,但力臂短,配平和俯仰控制作用降低,需要增加鸭翼面积,导致阻力和重量增加。”
鸭式布局好处是:1 鸭式布局可以比常规布局有更强的前翼涡升力,这可以让主翼面积可以缩小,达到常规布局用大面积主翼才能达到的良好升阻比,(因为有前鸭翼作为涡流发生器),这一点用相对推比小的发动机能够达到更好的升力,以及相似甚至更好亚音速性能。2 鸭式布局可以更好地放宽静不稳定,这并不意味着比常规布局更机动,但是意味着更好的敏捷性和设计对机动更宽的兀余度。
问题:1配平,升阻比和涡升力控制前两者决定超巡和超音速机动,后者决定亚音速机动和升力,但是在鸭式飞机上,它们是严重矛盾的!而4代战斗机,它恰恰要求这两者都要拔尖。2 飞控要求更加复杂,4代机对于3代来说,更上一步:由于隐形的需要,外形几乎要求一体,第4代隐身机体几乎就是违反空气动力学的!S型进气道,内武器格舱这就要求飞控的变态,而鸭式?那就是变态加难!
歼20是近距鸭翼,但不是耦合,而是拉开一段距离,并且用一小块边条来补上缺口。从鸭翼相对主翼面积比来看。歼20大于歼10,一方面说明歼20需要更大的升力,更一方面说明歼20要兼顾涡升力和配平。鸭翼在亚音速提高机动性,超音速时又起到配平的作用,减少阻力。鸭翼的联动可控制俯仰,鸭翼差动可控制转弯。
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