最近关于南北第六代战斗机的试飞画面越来越多,关于其气动布局设计的理念也逐渐清晰了起来。这其中,北六代战斗机凭借独特的“兰姆达翼”,更是吸引了众多分析。目前,有关其气动设计的特点和优势逐渐理清,一个未来的“气动之魔”已经显现了真身……
北六代战斗机最大的特点就在于那个标志性的“兰姆达翼”,而就是这个兰姆达翼,让北六代成为了兼顾高速和低速操控性、兼顾机动和隐身的“大师级”设计,甚至未来登上航空母舰都没有什么难度。一般而言,我们把机翼靠近机体的部分称为“内翼段”,靠近翼尖的部分称为“外翼段”;兰姆达翼就可以明确的被分为内外两个翼段,他们各不相同。很多人都只知道兰姆达翼对于隐身的贡献,却都忽视了兰姆达翼对于机动性和操控性的贡献。
就北六代的兰姆达翼来说,由于采用了内翼段后缘前掠设计,因此给外翼段撑起机翼面积留下了空间。我们可以很明显的发现,北六代的外翼段前后缘之间的宽度(一般称为弦长,为了方便理解使用“前后缘间宽度”的说法)较大,机翼在延伸到翼尖后,翼面积并没有明显的缩小,这就是兰姆达翼带来的优势。要知道,传统的三角翼设计,机翼从内侧的翼根到外侧的翼尖,翼面积会有急剧的降低;而北六代就不同了,它的翼尖部分,面积很大。这有什么好处呢?
首先,就是把机翼的升力更加均匀的分布在机翼的内外两侧。传统三角翼,机翼根部的弦长(机翼前后缘之间的宽度)很大,并且到翼尖部分出现急剧的翼面积下降,因此飞机产生的升力更多的集中于机翼的内侧部分,这本没有问题,毕竟传统飞机的垂直尾翼也位于中心线上,在升力贡献最大的中轴线上进行飞行姿态操控,是没有任何问题的。但是,六代战机没有了垂直尾翼,如果还把主要的升力放在中轴线和内侧,那么对于机动操控是很不利的。
北六代使用兰姆达翼后,放大了机翼靠近翼尖部分的面积,也就是外翼段的面积,这就类似于传统的大展弦比机翼(也就是很长的平直机翼,无论是后掠还是前掠),把升力更为均匀的分散到了机翼的各个部分,尤其是放大了翼尖部分的机翼面积,也就提高了翼尖部分对升力的贡献度。这就同时提高了机翼尖部的气动操控贡献度。于是,北六代战斗机就顺理成章的在翼尖部分设计了全动翼尖,以控制飞机的姿态,也有效的提高了舵效。
但当战斗机进入第二代战斗机时代后,飞机大都使用三角翼,这是为了放大机翼的后掠角度,减少向前高速飞行时的激波阻力(或者可以简单理解为减少高速飞行时的空气阻力);同时依靠三角翼内翼段(靠近机身部分的机翼根部)较大的弦长(也就是机翼前缘到后缘的宽度),来做出来一个和机身连接部分更宽大的机翼根部,提高机翼的总体强度,增加高速飞行时的安全性。第3代、第4代、第5代战斗机也都是这样,只不过是分别添加了翼身融合、前后缘平行提高隐身性等技术。
但是进入第六代战斗机时代后,一方面北六代战斗机需要高速飞行,需要一个较为宽大的内翼弦长(也就是翼根的宽度)来提高强度;另一方面,北六代战斗机还需要使用大后掠角度的机翼,以提高高速飞行能力。但是,北六代战斗机却因为没有了垂直尾翼,需要使用其他办法来提高飞机低速飞行时的操控能力。
换言之,北六代战斗机就像是拥有了一副平直细长的大展弦比机翼,但它依靠兰姆达翼设计,缩短了翼展(左右两个翼尖之间的距离),没有影响到机翼的强度。同时,相比于传统的大展弦比机翼,北六代通过兰姆达翼的内翼后缘前掠,制造了一个巨大的后部翼面积,通过增加诱导阻力的方式,推动了气动焦点前移,也同时提高了飞机大仰角低速飞行时的可用翼面积,提高了低速升力,也增强了低速飞行时的稳定性。
最后,兰姆达翼还兼顾了隐身性。而这一切,都是依靠一个极为简约的设计实现的,并没有过度的附带其他多余设计和翼面。这就是北六代堪称“大师级”的气动设计,它极致简约,却极致的复杂;他极致的先进,却又极致的有效。相信,凭着这一设计,北六代足以称之为第六代战斗机时代的“气动之魔”。
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