歼-20战机为何机翼“下垂?”优势众多让F22羡慕不已

乔汉童
2016-01-06 17:03:04

细心的网友不难发现,歼-20战机的机翼并不是水平的,而是有明显的“下垂”,这是为什么呢?原因还得从机翼的安装位置说起。

现代飞机多为单翼机,按机翼相对于机身上下位置的不同,可分为上单翼飞机、中单翼飞机和下单翼飞机。不同的机翼布局,影响最大的是飞机的横滚性能。

歼-20战机为何机翼“下垂?”优势众多让F22羡慕不已

采用下反式上单翼的鹞式战斗机

歼-20战机为何机翼“下垂?”优势众多让F22羡慕不已

采用上反式下单翼的喷火式战斗机

上单翼飞机的机身“吊”在机翼下,横滚方向上过于稳定,为了增加横滚的灵活性,机翼会采用一定的下反(如鹞式战斗机)。下单翼飞机的机身“坐”在机翼上,这个头重脚轻的姿势具有天然的横滚不稳定倾向,为了克服这种倾向,机翼会采用一定的上反(如喷火式战斗机)。

歼-20战机为何机翼“下垂?”优势众多让F22羡慕不已

歼-20战斗机

我们来看歼-20战机。歼-20的机翼安装位置较高,可归为上单翼,为了增加横滚的灵活性,机翼需采用一定的下反,就是我们看到的“下垂”的样子。同样采用下反机翼的还有F-22,而且我们还可以发现,F-22机翼的下反角更小。这是因为F-22机翼的安装位置略低,近似中单翼,因此需要的下反角就小一些。

歼-20战机为何机翼“下垂?”优势众多让F22羡慕不已

F-22战斗机

无论上反还是下反,都会造成一定的升力损失,因此就战斗机而言,最佳的布局是中单翼。那么为什么歼-20和F-22不采用中单翼?这是因为两种战机都具有侧弹仓,占用了较大的侧面空间,主翼安装位置必然会升高。那么为何歼-20的主翼位置更高?这是因为歼-20采用了鸭式布局+升力体设计,主翼与鸭翼必须安装于同一水平面,而为了避免鸭翼偏转时与开启的侧弹仓互相干扰,鸭翼位置必须更高,主翼位置也就随之升高。

早期的战斗机很少有用中单翼的,因为中单翼的翼盒穿过机身,给机身强度带来很大影响,很少有人愿意冒这个风险。随着技术的进步,机身强度不再是问题,中单翼的优点可以利用起来了。

进入20世纪70年代以后,空气动力学的进步让翼身融合体设计和机身升力体设计开始变得流行。上单翼具有机翼上表面连贯,气动特性优异的优点,通过把中单翼飞机的机身和机翼的连接处圆滑地填平补齐,就可近似地实现上单翼的效果,这是翼身融合体的初衷。翼身融合体也增加机身有效容积,这增加了机内的载油量。翼身融合体还增加翼根厚度,改善翼身结合部的结构连接条件,可以用较轻、较简单的结构实现所需的结构强度,减轻重量和制造成本。平顺的翼身结合部也改善了气流分布,减小阻力,甚至对隐身有一定改善,实在是一举多得。升力体设计则更进一步,把整个机体考虑成机翼的一部分,机翼成为飞机上最主要的部件,机身,发动机,进气道都成了附加在机翼上的附件。苏-27和F-14就很好的诠释了升力体设计的惊人效率。以F-22为代表的五代机多采用菱形机头,这是更先进的升力体设计,不仅有利于隐身,尖锐的菱形侧边还是涡流发生器,当飞机拉仰角时,机头侧边就产生涡流,然后作用于机身,于是机身就产生额外升力。

升力体和翼身融合的设计让上单翼和中单翼在很多时候都有些难以分辨,因此很多军迷对于歼-20和F-22到底是上单翼还是中单翼存在争议。其实,纯粹意义上的上单翼、中单翼和下单翼更多地出现在早期的战斗机上,对于五代机来说,已经是过时的概念了。无论歼-20属于哪种机翼,其先进性都是毋庸置疑的。(西山)

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