| 是锦上添花，还是不得已为之-谈三翼面战机 zt |
| 送交者: 2024年11月24日02:35:02 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话 |
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是锦上添花，还是雪中送炭，还是不得已为之-谈三翼面战机就在几天前结束的珠海航展上我们看到了两款也可以说是三款 三翼面战斗机。 歼-15A 两款就是歼-15和苏-30SM，三款就是歼-15T，歼-15D和苏-30SM，三翼面这种并不常见的战斗机布局再次在大家眼前聚会。不知道各位军迷朋友怎么看待三翼面，为什么这种布局并不常见？除了苏-27的几种改型，其它国家基本不用，苏-27的终极大改-新苏-35也放弃了第二代苏-27改型中常用的三翼面，这是什么原因？笔者按照自己的研究试着讲讲这个问题。要看懂文章需要借用一些高中物理的知识，还有一些流体力学的知识，希望大家没有忘记。 都有哪些三翼面战机 我们熟悉的三翼面飞机一共有以下几种。第一个分支是苏-27K，后来命名为苏-33 舰载战斗机，以及中国的发展型歼-15A ，歼-15S ，歼-15T，歼-15D 等；第二个分支是苏-30MKI，苏-30MKA，苏-30MKM，苏-30SM，苏-30SM2，还有老苏-35，苏-37；第三个分支是苏-27IB，后来命名为苏-34。这里看起来很多，实际多是小的改型，主要型号就是苏-33/歼-15舰载战斗机，苏-30MKI/苏-30SM多用途战斗机和苏-34战斗轰炸机三类。 这些飞机中最早采用三翼面的是苏-33，但是世界上第一种三翼面战斗机出现要早很多，它就是米格-21的改型E-8验证机，是苏联第三代战斗机的验证型，虽然起降能力得到了大大提高，但是首架原型机在第40次试飞的时候就坠毁了，后来全面超越米格-21设计采用变后掠翼米格-23出来后，E-8就被放弃了。 其它国家也搞了一些验证型号，比如美国的F-4CCV, F-15S/MTD/ACTIVE，德国的F-104 CCV，但是他们都停留在验证机阶段，更多是测试电传操作技术，验证三翼面的优缺点，真正投入使用的就是苏联和俄罗斯的一系列苏-27改进型。那么飞行性能优异的苏-27系列改型为什么看上了增加前翼（鸭翼）的方法呢？我们先要讲讲原理了！ 印度的苏-30MKI 苏-30MKI 三视图 三翼面布局是在正常式布局的基础上增加一个水平前翼而构成(即前翼+机翼+平尾)。主要能带来飞机在俯仰特性上的三个好处。 第一个是起降距离缩短 飞机在垂直方向受力简单说是一个升力和一个重力，升力大于重力飞机可以上升。所以增升是飞机的一个基本诉求。 机翼不是一个平板，而是上面呈拱面，下面是平面，气流在机翼前缘分开，流经拱面的上部气流被压缩，从而速度更快，和下表面形成速度差。升力又等于流经飞机机翼（还包括机身）上下表面的气流的速度差乘以机翼的面积。气流的速度是飞机相对于空气的速度，所以飞机飞的快，同样机翼，升力就大，这也是飞机必须要加到一定的速度，才能飞起来的原因。同理低速下要让飞机尽快起飞，缩短起飞的距离，要用到很多增加机翼面积的方法，比如襟翼、缝翼等。 如果在一种已经定型的飞机上增加一块机翼（也就是前翼），飞机就能缩短起来的距离，这就是三翼面的第一个作用，提高升力，缩小了起飞距离。同样，升力提高，也有利于降低降落速度（也就是能稳定操作的低速），降落距离也能缩短。 第二个大迎角飞行能力提升 迎角是飞机机身轴线与飞机速度矢量之间的夹角，飞行迎角在较小的时候升力大于阻力，而超过一定角度则升力小于阻力，超过临界迎角则失去升力。我们将升力小于阻力到失去升力这个阶段的迎角称为“大迎角飞行状态”。飞机大迎角飞行的意义在于，飞机因大迎角飞行获得了更良好的低速机动能力和更好的操控稳定性，最重要的是大迎角飞行保证了飞机的机头指向性，使得飞机更容易锁定与反锁定。所以现代战斗机都比较重视大迎角飞行的能力。 前翼拉出涡流 前翼可以产生涡升力，也就是前翼产生的脱体涡与机翼耦合产生的升力（以后在讲鸭翼飞机的时候可以详细讲）。简单来说，就是涡中心的低压区对飞行器产生的向上的“吸力”。这个作用和鸭翼飞机是一样的。边条翼也有类似的作用。用前翼拉出脱体涡在机翼上表面，在飞行表演中特别常见。 第三个就是产生抬头力矩 飞机有升力的中心，也有重力分布的中心，其中升力的中心还会随着飞行速度的变化而变化（前面说过速度越快升力越大）。我们知道三代机（这里用的是以前的四代划代方法）采用升力中心位于重心之前的气动设计，而增加一个前翼会在机头附近再产生一个升力。如果飞机的设计发生了更改，比如机头变重，重心就会前移，而原来设计的水平尾翼的大小又不方便增大（平尾在重心后可以产生有一个压尾力矩，如果增大面积的话，也能补偿机头增重），就需要一个升力面帮助飞机产生抬头力矩，抵消掉机头（或者前机身的）重力力矩，前翼就是起这个作用。这也叫改善配平阻力。 坏处 当然增加前翼也会有副作用，比如增加了结构重量，在水平方向上增加了阻力，可能降低速度或者更费油。另外增加了这个前翼就变成了三翼面，可动翼面太多，飞机的操纵就变得更加复杂了，飞行员很难操作，如果没有电传操纵很容易出事故。我们知道的十大挂像英模最后的一位张超牺牲原因就是歼-15产生不可控的抬头力矩，让飞机坠毁。 选择原因和不选择原因 那么具体到前面说的三种苏-27三翼面分支，这个前翼的主要作用是否一样呢？实际是不一样的。 苏-34 三翼面 苏-30MKI和苏-34这两大分支，增加前翼最重要的原因就是第三条，产生抬头力矩。我们知道苏-30MKI相对于苏-27的一个重大改进是换了雷达。从倒卡神器N-001雷达换成了N-011M无源相控阵雷达，性能提升的同时因为电子技术的限制，重量也提高了，据说是200千克。为了对抗重心的前移，升力中心也要前移，解决方法就是增加一个前翼。包括苏-34也是类似的原因，换了乘员舱，加了浴盆装甲，重心前移了，省事的做法就是增加一对前翼，把升力中心也前移。 苏-33 战机 苏-33最复杂的双缝襟翼极大增大了机翼面积和弯曲度 苏-33则是另一个思路的产物，就是我们说的第一条。要在航母上滑跃起飞，需要低速下增加升力，所以第一架带有鸭翼的苏-27的原型机T-10-24 1986年就已经在测试了，到了1987年，苏-27K的原型机T-10K-1制造完成。1989年11月1日，T-10K-2首次在航空母舰上着舰，1993年开始交付的苏-33舰载战斗机。所以苏-27K（苏-33）是苏联（俄罗斯）最早研制的三翼面机。当然苏-33为了在航母上滑跃，不是仅仅加了一个前翼就能解决问题的。它在机翼上大改，加了很多增升的措施，比如机翼后缘内侧的2块双开缝增升襟翼，展开后面积很大，前缘扩大了缝翼面积，加上折叠，是整个苏-27家族中机翼最复杂的一个。 711号是唯一的一架苏-37 所以最前面的标题也有结论了，对苏-33系列舰载机三翼面就是雪中送炭，对其它则是不得已为之。没有一种机型是锦上添花。不是还有一个第二条大迎角飞行能力提升吗？其实苏-27原有的大边条也可以起到这个作用，所以并不是主因。随着俄罗斯飞行控制技术的发展以及机头的减重，新一代的苏-35 不但去掉了老苏-35的前翼，连减速板也拿掉了。所以中国的歼-15系列和俄罗斯的苏-34，印度的苏-30MKI可能要打擂台争谁是最后一种退役的三翼面战机了！ 你还知道哪些三翼面战机，欢迎留言！ |
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