包括戰鬥機在內, 任何複雜裝備、工程設計的核心都在於多方面矛盾間的平衡取捨。
總師及其設計團隊的水準, 就體現在如何在有限的基礎條件上,
圖:俄羅斯後來放棄了三翼面佈局的五代機方案, 顯然他們覺得五代機做三翼面, 比搞出T50這樣的方案還蠢
在五代戰鬥機設計中,
比如F22, 以及殲20(噴管屬於發動機因素除外), 都是這兩方面非常傑出的成功案例——這兩款飛機上, 從頭到尾的大多數構件, 都是同時能起到提升飛行性能、並大幅度降低信號特徵作用的。
對於先進戰鬥機來說, 氣動設計有兩條非常重要的原則:
其一, 是盡可能減少累贅部件對於全機性能的拖累, 甚至想方設法將其變廢為寶。 其二, 是盡可能實現一物多用, 讓飛機用盡可能少的構件就滿足多方面的要求, 實現重量和阻力的最小化——而在後來,
圖:殲8的超聲速阻力遠高於F22和殲20, 這就是技術代差, 這就是總體設計水準差異
第一點來說, 二代機和部分三代機上, 機身都是一個累贅;不貢獻升力, 而只帶來阻力和重量。
特別是對於F22來說, 其兩元尾噴管本身的外形, 就是保證機身尾端部分的超聲速翼型設計完整的關鍵。 殲20由於不具備兩元噴管, 其機身升力體設計的效能相比F22就打了很大的折扣。
圖:翼型, 把機翼從中間裁開就是這一類截面形狀。 所有翼型都會在尾部收尖, 這是減阻力的關鍵
圖:殲11B之父蘇27的原始設計資料, 拆掉發動機吊艙以後, 其機身的核心形狀, 就一個兩頭尖的翼型。
圖:流暢的後機身截面收縮設計,是F22機身升力體的核心精華所在
僅將F22的兩元噴口視為隱身設計產物,而不考慮其對於機身的升力體構型完整性的影響,不考慮其噴流能有效引射後機身外界氣流,增強其水準尾翼的控制能力,這是嚴重欠缺基本氣動認識和總體分析判斷能力的表現。
第二點來說,F22和殲20不同於三代機的外觀特徵,就是帶棱帶角,鋒銳感強烈——特別是前機身。
這種設計在隱身角度上,起到的作用是兩個:借助平面和棱邊的組合,有效將經過吸波材料衰減過的雷達波反射到無害的方向上去;依靠特徵較小的尖銳部件,將反射特徵較大的部分掩蔽在後方。這種設計不僅沒有損失飛行性能,反而同時也是五代機在亞、跨超聲速區域全面壓倒三代機的核心手段所在。
圖:F18的邊條形成巨大的漩渦籠罩機翼上方
圖:邊條是F18的渦流發生器
比如在三代常規佈局戰機,提升亞聲速機動性的核心手段,是利用前機身的邊條作為渦流發生器,撕裂迎面的氣流,在機翼上方形成強烈的高速漩渦,獲得額外的大幅升力。
但是要產生足夠的渦流,就得邊條本身夠寬、面積夠大;它帶來的阻力也同樣增大,特別是在高速下——而進入超聲速區域以後,渦流增升效果所失去實際意義。
圖:F22看似沒有獨立的大型邊條,但邊條設計被分為三段整合在了機身與進氣道的外形中,以棱邊形式存在,真實寬度和面積遠遠超過F18這樣的三代機
圖:F22的渦流發生器看著不顯眼,但效果強悍到極點
而在F22上,它前機身側面的棱邊、進氣道的尖銳傾斜上沿、進氣道側面的細小邊條;總的重量和阻力(特別是高速阻力)代價極低,但是它們各自形成的漩渦相互有利干擾以後,形成的增升效果卻遠遠強於任何一種三代機。
圖:殲20的渦流發生器組合比F22更複雜,包括機頭棱邊、進氣道上沿、鴨翼、邊條。鴨式佈局的主要亞聲速機動性提升,高速阻力來源,都由鴨翼與機翼之間的相互作用形成,都是近則強,遠則弱,殲20上才打破這一局限性。
殲20的佈局形式不同,而且渦流增升設計比F22更複雜、更強力,但是思路上也是一致的。特別是鴨翼和主翼之間的邊條,既是從側面掩蔽機身的隱身構件,同時又起到了強化渦流增升效果、而且有效加大鴨翼與主翼間距,既減小超聲速阻力又給機身留出大油箱和彈艙空間的關鍵氣動和結構佈局作用。
圖:全動垂尾重量阻力小,控制效率高,隱身效果也好
圖:北方鄰國的產品,不隱身而以五代機自居
在殲20的氣動外形和飛行控制設計上,如何兼顧隱身與飛行性能,強調總體效率、實現一物多用、高度綜合化的水準非常好,不僅大部分整體上不弱於F22,在部分環節——比如進氣口和全動垂尾上,還比F22做的更好。然而到了發動機噴管上,殲20團隊的認識觀念和總體設計能力突然就淪落到和北方一個水準了?認為兩元噴管只能用來隱身,而不能用來提高飛行性能了?
這是天國的西蒙諾夫聽到了子孫的祈禱召喚,在顯現神跡嗎?和“發動機可用型號根本無從選擇”相比,到底哪一個才是真正的理由?
圖:流暢的後機身截面收縮設計,是F22機身升力體的核心精華所在
僅將F22的兩元噴口視為隱身設計產物,而不考慮其對於機身的升力體構型完整性的影響,不考慮其噴流能有效引射後機身外界氣流,增強其水準尾翼的控制能力,這是嚴重欠缺基本氣動認識和總體分析判斷能力的表現。
第二點來說,F22和殲20不同於三代機的外觀特徵,就是帶棱帶角,鋒銳感強烈——特別是前機身。
這種設計在隱身角度上,起到的作用是兩個:借助平面和棱邊的組合,有效將經過吸波材料衰減過的雷達波反射到無害的方向上去;依靠特徵較小的尖銳部件,將反射特徵較大的部分掩蔽在後方。這種設計不僅沒有損失飛行性能,反而同時也是五代機在亞、跨超聲速區域全面壓倒三代機的核心手段所在。
圖:F18的邊條形成巨大的漩渦籠罩機翼上方
圖:邊條是F18的渦流發生器
比如在三代常規佈局戰機,提升亞聲速機動性的核心手段,是利用前機身的邊條作為渦流發生器,撕裂迎面的氣流,在機翼上方形成強烈的高速漩渦,獲得額外的大幅升力。
但是要產生足夠的渦流,就得邊條本身夠寬、面積夠大;它帶來的阻力也同樣增大,特別是在高速下——而進入超聲速區域以後,渦流增升效果所失去實際意義。
圖:F22看似沒有獨立的大型邊條,但邊條設計被分為三段整合在了機身與進氣道的外形中,以棱邊形式存在,真實寬度和面積遠遠超過F18這樣的三代機
圖:F22的渦流發生器看著不顯眼,但效果強悍到極點
而在F22上,它前機身側面的棱邊、進氣道的尖銳傾斜上沿、進氣道側面的細小邊條;總的重量和阻力(特別是高速阻力)代價極低,但是它們各自形成的漩渦相互有利干擾以後,形成的增升效果卻遠遠強於任何一種三代機。
圖:殲20的渦流發生器組合比F22更複雜,包括機頭棱邊、進氣道上沿、鴨翼、邊條。鴨式佈局的主要亞聲速機動性提升,高速阻力來源,都由鴨翼與機翼之間的相互作用形成,都是近則強,遠則弱,殲20上才打破這一局限性。
殲20的佈局形式不同,而且渦流增升設計比F22更複雜、更強力,但是思路上也是一致的。特別是鴨翼和主翼之間的邊條,既是從側面掩蔽機身的隱身構件,同時又起到了強化渦流增升效果、而且有效加大鴨翼與主翼間距,既減小超聲速阻力又給機身留出大油箱和彈艙空間的關鍵氣動和結構佈局作用。
圖:全動垂尾重量阻力小,控制效率高,隱身效果也好
圖:北方鄰國的產品,不隱身而以五代機自居
在殲20的氣動外形和飛行控制設計上,如何兼顧隱身與飛行性能,強調總體效率、實現一物多用、高度綜合化的水準非常好,不僅大部分整體上不弱於F22,在部分環節——比如進氣口和全動垂尾上,還比F22做的更好。然而到了發動機噴管上,殲20團隊的認識觀念和總體設計能力突然就淪落到和北方一個水準了?認為兩元噴管只能用來隱身,而不能用來提高飛行性能了?
這是天國的西蒙諾夫聽到了子孫的祈禱召喚,在顯現神跡嗎?和“發動機可用型號根本無從選擇”相比,到底哪一個才是真正的理由?