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当头一砖的航空小屋

军事,航空,航母,沉迷于科技和力量的艺术

 
 
 

日志

 
 

舰载机的那些事(一)翼位置之下单翼  

2011-03-27 18:52:16|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    喷气式舰载机从1950年起到现在也发展了近60年了,从50,60年代的尝试到7,80年代的成熟,喷气式舰载机基本发展成为了一个专门的门类,舰载机看起来和普通的战斗没有太大的不同,性能方面差异也不大,但是,传统设计飞机的很多条件在舰载机上是不成立的,很多对陆基飞机有效的优化方式,对舰载机不一定成立,从历史上看,舰载机的很多细节在时间的沉淀下出现了很多的趋同.

    首先来看看看机翼位置,传统上,飞机机翼位置可以分为上,中,下三种,喷气飞机都是单翼,所有常常直接称呼为上单翼,中单翼或下单翼.飞机的机翼设计放置在什么位置,和飞机的结构设计有关,也和飞机的气动特性有关,很多大家熟悉的著名飞机都有各自不同的选择,比如F-16,它是中单翼的典范,性能出色,在世界各个角落都能看见.

舰载机的那些事(一)翼位置之下单翼 - 当头一砖 - jianzhu1114的博客

 

法国的幻影2000则选择了下单翼,结构紧凑飞机小巧而灵活.

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强悍的重型战斗机F-15则是一种上单翼设计的飞机,同样具有超强的机动能力和强大的作战能力.

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对于喷气舰载机而言,采用上中下机翼位置的舰载机都曾经出现过,并且都有非常成功的型号,拥有大量的使用经验.这些经验成为支撑后续飞机设计的基础,从表面上看舰载机的机翼位置并不足以影响是否成为舰载机的必要条件,但是,机翼位置和飞机的高度,起落架的长度以及支撑形式相关,同时机翼位置和在甲板上的操作,以及起飞降落的短暂而重要的气动性能都有非常大的影响,机翼位置可以完全可以决定舰载机设计是否优异.

一 下单翼

     历史上著名的下单翼飞机举不胜举,就喷气舰载机而言,也有很多个著名的型号,最为有影响力的是美国麦克唐纳公司设计的F-4鬼怪式战斗机,这是美国海军历史上第一种真正做到超音速飞行,防空拦截,护航格斗,攻击轰炸等多功能多用途为一体的著名战斗机,F-4的性能出色,定位准确,尽管外形怪异而丑陋,但他不仅仅是一种成功的舰载机,还成功登陆,统治了西方空军近20年,作为专用的舰载机,这种殊荣是极为罕见的.另一种著名的飞机同样是海军和空军的宠儿,道格拉斯设计的A-4天鹰攻击机是一种了不起的小飞机,它被美国海军大量装备,并成为数十个国家空军的主要攻击机,服役时间超过了50年,这种小飞机不仅具有强大的攻击能力,它本身轻巧灵活,易于操纵,常常可以凭借自身机动性和敌方战斗机狗斗,美国海军航空兵长期利用这种飞机训练飞行员的机动格斗能力.

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    对于舰载机而言下单翼有一些特别的好处.下单翼飞机的机翼下表面和飞机机身基本平整一体,机翼的主要受力结构和机身主要受力结构都处于机体的下侧,非常有利于起落架的设计和布置,事实上每一种下单翼飞机的起落架效率都是非常高的,它们可以很轻松的就具有舰载机要求极为苛刻的主轮距,由于舰载机降落时冲击非常大,将主起落架设计的更靠外侧,可以让飞机在姿态不佳,一轮先落地时具有更好的自然恢复的能力,可以减少机翼擦地的事故发生机率.下单翼设计对于早期喷气舰载机是非常流行的,它可以让起落架结构最简化,最轻量化.另一个方面,下单翼舰载机的机腹和机翼高度基本一致,武器挂架设计类型少,军舰上操作动作少,可以使舰上人员训练量减少,操作速度简化,提高运作速度,这对于甲板操作和提高出动率有非常大的意义.

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    空气动力学上,下单翼飞机让飞机重心高于机翼平面,飞机侧向稳定性低,在滚转方向较为灵敏,比较适合需要剧烈机动的战斗机或战斗轰炸机,同时,下单翼飞机对于甲板飞行时,有较强的地面效应,可以产生较大的升力,提供较好起降时的安全余度.从结构设计方面,下单翼的机翼结构设计比其他类型都要简单,它的主要受力来源于机翼向上的升力,力方向单一而且稳定,便于计算和规划,较容易获得结构效益.

    但是有利必有弊,下单翼布局对舰载机还是形成了许多限制.机翼处于机身的下表面,意味着机翼距离地面比较近,在机炮时代,飞机的主要武器隐藏于飞机体内,机翼下的空间没有特别的要求,但是喷气时代的飞机大多采用导弹武器,这些武器都有较长的长度和较大的弹翼,比如麻雀空空导弹的翼展接近1米,长度有3.6米,考虑到离去角的问题,他们对机翼下的高度要求有时候很挑剔,下单翼飞机要提高挂载高度是比较困难的,它要求飞机上的三个起落架都必须同时加长,同时,飞机的垂尾高度和机翼高度对飞机库的高度限制还大大压缩了这个提升的空间。同时,由于舰载机超乎寻常的起飞降落的速度要求,几乎每一种舰载机都会拥有一对大型的,放置角很大的襟翼,它用于满足飞机在起飞降落时特殊的低速度要求。襟翼下放高度是外挂物必须让开的,这进一步恶化下单翼类飞机的挂载高度。美国F-4战斗机是70年代最先进复杂的飞机,它本身拥有大量精良的电子设备,但是由于高度限制,它实际上不能携带一些先进的导弹武器,武器种类的限制实际上是限制了飞机的性能,尽管f-4战斗机具有6吨以上武器挂载能力,但是大多数时候,它仅能在机腹中线位置挂上一枚不太长的“大”导弹。

     下单翼飞机设计在最新一代的舰载机中很少看见采纳,因为现代战斗机必须承担更多的作战任务,使用哪些大型导弹也是目的之一,如果飞机是执行有限任务类型的,还是可以让舰载机采纳这种设计选择,毕竟它在甲板操作方面的优势还是很难让人忽略的,就总体布局而言,下单翼的飞机如果想不太影响挂架的布局,它的机翼弦长必须比较大,给大多数尺度的导弹足够的容纳空间,并且,最好这种飞机的机翼布局要靠后,让后机身长度短,减少离开角的限制。我们可以看到在最新的舰载机设计中,法国的阵风M就是属于这方面取舍的典范。

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