從殲11到殲15、再到殲16,解放軍重型戰機機翼的設計全有缺陷?
原標題:從殲11到殲15、再到殲16,解放軍重型戰機機翼的設計全有缺陷?
蘇-27作為當前我國近半主力戰機的雛形,相信不少人對它的各類數據已是如數家珍。其中一些極其「非主流」的數據、特點,如近10噸的內載油、看似不合理的機翼設計等等,都令人印象深刻,也有著不少爭議。
尤其是最近有觀點認為蘇-27的機翼設計有缺陷,如果確實如此的話那麼解放軍從殲11系列到殲15、再到殲16必然也都有問題,那事實真的如此嗎?今天,北國防務就來簡單說說這兩個問題。
△採用升力體結構的蘇-27
蘇-27有著10噸級的燃油儲存空間,平常區分成5-6噸的正常燃油,以及約4噸的「內置副油箱」在使用。那麼這個「內置副油箱」是蘇聯設計師為了航程加上去的么?其實並非如此。
多出來的4噸油箱空間可以說是採用升力體機身後,「自動會多出來」的空間。
△採用箱式機身的米格-31
在結構特性上,像F-15、米格-25這種箱式機身,機翼與機身的交接方式,就像是一塊平面以90度插在箱子上,這樣的設計,應力很難用蒙皮去承擔。而像蘇-27、F-16這樣的升力體,機身很平滑的過渡到機翼,因此翼根處的橫截面積就會類似三角形,這先天就有結構強度,因此很容易設計成讓蒙皮去承擔部分應力,這樣在一樣的結構強度下,重量反而比較輕,而且也有助於減少表面積(也就是減少摩擦力)以及移除機翼與機身的不利氣流干擾,再加上這樣一來機身又很容易設計成機翼剖面,能貢獻可觀升力,於是可以提升飛機的升阻比,那麼在達到需要的升力的情況下,結構又可以再減輕。
因此升力體結構其實是有助於減重,而且前面提到這樣的結構的翼根會「自動」出現空間,這就可以放油,所以這是多出來的好處,並非增重而來。當初蘇-27確定用升力體設計後,做細部設計時才發現可以多出4噸燃油。
所以是升力體為先,發現可以多放4噸燃油。而不是為了多放4噸燃油,去弄升力體。而且升力體在結構上反而有助減重。
需要指出的,這個多出來的油箱儲量本來確實有可能造成增重,但在軍方與生產方技術規格的協調後,這事情並沒有發生。詳細的過程是,設計師發現升力體機身可以容許多餘的4噸燃油,不過按照蘇聯標準,必須在攜帶85%內燃油情況下發揮需要的飛行性能,包括8.5G的最大G力。這樣一來結構確實就必須要增加,例如20噸跟25噸做出9G,分別需要承受180噸與225噸的升力,那結構要增加就必須要增重,而當時T-10已經面臨航電超重問題。
△早期蘇-27憑藉強大的內載油足以完成國土防空任務,因此沒有空中加油設計。後來用途、任務需求發生變化後,各種衍生型號開始基本上都具備了空中加油能力
如果這時候照著規範走下去,增加結構重量、然後又挑戰發動機.....等一系列的惡性循環。然而事實是設計局與軍方協調,最後妥協出來的結果是,不要把多出來的4噸油當作內燃油,而是當成「內置副油箱」,這樣就完全沒問題了,符合原來的航程需求,也排除必要時使用副油箱造成的氣動損失與掛點損失。
關於蘇-27的機翼,有觀點認為它的後掠翼有缺陷。這也是值得商榷的,當然,F-15這樣類似三角翼的主翼,翼根比較長,因此強度大,而且後掠角很大,所以超音速效率好。不過這是就機翼而言,而飛機還要看整體,蘇-27用升力體,機身負擔部分升力,而且在翼前緣延伸的渦流作用下,升力中心會往翼跟靠,因此在滿足升力需求的情況下,機翼翼根的負擔不見得比F-15的大。這樣一來如果用三角翼,強度當然會更大,但是飛機的設計是要取平衡,強度夠用了那就可以追求別的。
△F-15與F-35一起
用蘇-27這種機翼,展弦比比F-15大,掠角比F-15小,這樣亞音速升力係數、誘導阻力係數都會比較小,有利於亞音速機動能力。超音速效率則會不如F-15的機翼,不過這代飛機主要作戰速度本來就是亞音速,所以不能說這是蘇-27的缺點。
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