美国空军的F-16“战隼”战斗机,恐怕是无人不知无人不晓了吧,其流线型布局和超奢华的气泡型座舱盖,虽然是上世纪七十年代的设计,至今依然不显落伍,我们不得不感叹美帝的工程师的超前眼光,当然,这背后也是强大的航空工业做基础。
但是你可曾想到,F-16从最初的设计到定型,其间的演变居然经历了从单垂尾到双垂尾再回到单垂尾的反复,发动机数量也曾几乎采用双发,进气道样式也多次反复。
越南战争一开始,美空军就遭受到苏制米格-21和中国歼-6战机的严重挑战,损兵折将不说,头号军事大国的面子实在是过去不。通用动力公司敏锐的察觉到这一切,从1965年就开始着手设计一款专职格斗制空任务的轻型战斗机方案。我们可以看到,从1965年的方案到1972年YF-16定型,通用的设计师研究了超过5种方案进行对比。
上图便是1965年的初始设计方案,已经可以看到从机头开始逐渐明显,一直延伸到主翼翼根的边条翼设计,机翼和机身也采用了有利于降低阻力,减少雷达反射的翼身融合技术。有趣的是,初始方案采用的双发动机,两侧腹部带二元进气调节锥的进气道类型。目的是在发动机性能上要超越米格-21战机25%,并特别强调在各种气候条件下的高速能力。
到了1970年,方案做出改进,从ADF(先进昼间战斗机)演变为LWF(轻型战斗机),重量从25000磅要求降低到18000到20000磅;推重比保持在1.2到1.4;只安装最低限度的航空电子设备,换句话说,美国人就是卯足了劲要在格斗领域找回面子。
1970年的方案采用了后来F-16上最终使用的腹部皮托管式进气道和单发设计,但使用双垂尾设计,机身中脊线相比1965年方案明显凸出。
围绕垂尾数量,发动机进气道样式,发动机进气道数量的不同组合,通用公司进行了各种对比,并进行了详细的参数记录。其目的是要选出一款在马赫2.2速度下,最为平衡的方案。由此可见,设计一款创新度很高的战机,绝非设计师一时兴起拍脑袋想出来的,非得做大量繁琐而枯燥的工作不可。
单、双垂尾的对比如此反复,同样的,对于采用单发还是双发的问题,也是反复试验,最终根据数据来对比,再根据技战术指标的需要做出权衡。
通用电气当然是倾向于使用两台推力较小的通用喷气式发动机,但美军最终选择了单发方案,安装一台推力较大的普.惠公司的涡扇发动机,因为轻型战斗机的设计重量已经降低,用单发就可以满足推重比的需要,况且试车数据显示,推力较大的单发发动机具有更高的飞行机动性。
在上世纪七十年代,随着空气动力学和流体力学的进步,设计师对边条涡的增升作用愈发重视。在进行大迎角飞行是,边条涡对提高飞行品质和操控性能至关重要。F-16战机是比较早的将其实际运用的机型。到设计F-18战斗机的时候,边条已经受到非常高的重视,只不过美国人玩的有点过头,不得不为F-18的双垂尾根部进行补强,否则垂直尾翼可能在飞行中被边条涡流打碎。
对于进气道的选择,同样也是各种“折腾”。固定式的,带二元调节锥的,皮托管式的,二元可调斜板式的都进行了风洞吹风试验。最终,美国人选择了简单可靠但高速性能略差的皮托管式,而中国的歼-10战机则在A型机上选择了高速性能更好的二元可调斜板式,后改为简单可靠且高速性能更优异的DSI(无附面层隔道超音速进气道)进气道。
值得一提的是,F-16当年的部分科研数据通过学术刊物发表,为日后中国歼-10战斗机的研制提供了宝贵的参考。有网友开玩笑说:美帝是摸着石头过河,中国是摸着美帝过河。诚然,美国和苏联当年设计的很多机型,都成为其他国家设计的参考,甚至美国和苏联也互相参考,比如米格-25和F-15,这没什么丢人的。随着军机实力差距的缩小,今后中国必然会有更多创新度很高的装备公诸于众,歼-20就是最好的例子,所以,我们也不比太羡慕别人,扎实做好自己的工作,守得住信仰,耐得住寂寞,何愁没有出头之日?
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