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第2部分

飞机百年发展-第2部分

小说: 飞机百年发展 字数: 每页4000字

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,所以我们仅仅从外型的角度来看,它是怎么样帮助飞机超过音速的。 

那么这两架飞机,实际上是世界上比较早的,在实战中使用的后掠翼的飞机。我们看机翼是一个向后倾斜的,所以我们把它叫后掠。 

那么这两架飞机呢,米格…19和F…101,那么也是后掠翼的飞机。那么米格…19,在我们国家叫歼…6,也是比较有名的后掠翼的飞机。 

那么刚才我们讲了,随着人们追求这个飞机的飞行速度,在飞机设计的初期的时候,它是一个一直追求的一个目标。那当飞机接近音速的时候,音速是什么概念呢?我们知道,在海平面,温度在摄氏零度的时候,它声音的传播速度是每秒340米,大概是(每小时)1224公里左右,那么当飞机的飞行速度接近音速的时候,就会出现一个新的现象,叫激波。那么激波产生以后,那么就会对飞行物或者对飞机产生一个波阻或者压差阻力。那么这个阻力是由于空气的压缩形成的,这个空气的压缩层,这个激波,实际上是一个很薄的空气压缩层,它的厚度大概是千分之一到千分之四厘米这个量级,这么一个薄的空气压缩层,它前后空气的压强变化很大,就导致了这个飞机或者飞行物形成一个压差的阻力,我们有的时候也把它叫做激波,叫波阻。 

那么飞机采用这个后掠的概念以后,可以延缓激波的产生,换句话说,可以减少波阻,像我们看到这幅图,那么这个是来流的速度,也就是飞机的飞行速度,它是超音速的,因为这个叫马赫数,马赫数就是飞机的飞行速度和当地的音速的比值。为什么当地因素呢?随着飞行高度或者飞行的过程不同的话,它声音的传播速度是不相同的。 

那样如果机翼采用后掠的概念以后,这个时候垂直于机翼前沿的流速,它是飞机飞行速度的一个分量,M∞×cosλ0,λ0是它的后掠角。那么飞机飞行速度是超音速的,但是它流经翼面的气流的速度是亚音速的,那么经过精心设计以后,只要满足一定的要求,那么流经后掠翼飞机,机翼前沿的速度,总是处于一个亚音速的状态。那么就可以避免激波的产生,减少波阻,这就是后掠翼为什么产生的一个最根本的原因。 

对后掠翼来讲,当飞机的飞行速度接近音速,或者超过音速不多的时候,那么后掠翼是起作用的。那么当飞机飞行速度很高,超过音速很多的时候,那么这个时候,它整个飞机的表面,包括它的一些,包括流经机翼的速度,气流的速度,它超过音速是不可避免的了。那么这个时候,就出现了三角薄翼的飞机,为什么会出现三角薄翼的飞机呢?我们看这幅图上,就是世界上比较早的出现的几种三角薄翼飞机,像我们比较熟悉的米格…21,我们国家现在改进以后,叫歼…7,等等,那么都是三角翼的,那么现在很多飞机的外型实际上也是三角翼的。那么三角翼应该说它时间比较长,到现在很多飞机仍然是三角翼的。 

那么为什么飞机要变成一个三角薄翼呢?主要有两个方面的原因。 

第一个方面的原因,人们发现,激波的阻力实际上跟飞机的机翼的厚度和它弦长的比值是有关系的。这个值越大,阻力是一个呈非线性增加的。那么只要是采用三角薄翼以后,这个厚弦比,这个参数就可以大大降低,这个就是减少波阻的一个最佳的途径。因此,就出现了三角薄翼飞机。 

另外一个优点呢,三角薄翼飞机呢,它相对于后掠翼,我们刚才前面讲的后掠翼飞机来讲,在同样的机翼厚度和弦长比值的情况下,它跟机身对接那部分的高度是比较高的。对三角翼来讲,它的高度是比较高的。这部分结构高度可以用来干很多事情,比如我可以在这里面放起落架,我可以在这里面装油。因此,有这两个优点以后,人们在飞机上就采用了三角薄翼。 

人们就想了,刚才我们也讲过了,在飞机速度比较低的时候,采用平直机翼的飞机比较好,人们经过研究以后,发现什么样的平直机翼,对低速来讲最好的呢?是展弦比,就是它飞机的展长和弦长的比值在5到6的时候,这种机翼对低速特性是比较好的。我们刚才讲到,在飞机超音速飞行的时候,它的后掠机翼和三角薄翼是比较好的。但是对一架飞机而言,对于任何一架飞机而言。它一个飞行过程里面,在某一个飞行阶段是低速飞行的,在另外一个阶段是高速飞行的,或者是超音速的。那么人们就想了,能不能有一架飞机,我在需要它是低速的时候我把它变成平直机翼,在高速飞行的时候把它变成大后掠的飞机,或者是一个三角薄翼飞机。那么有这个概念以后,就出现了变后掠翼的飞机。 

那我们看到这两张照片,是世界上出现比较早的变后掠翼的飞机。 

那么这三架飞机也是非常有名的,F…14是美国的“雄猫”战斗机,B…1是美国的轰炸机。那么“狂风”也是英国、德国和意大利联合研制的,那么这些飞机都是变后掠翼的飞机。也就是说开始在飞行过程里面是平直机翼,速度达到一定程度以后,机翼就变成大后掠的或者三角翼的飞机。当然这种飞机它有一个缺点,带来一个负面作用是什么呢?它必须有一套机构,来实现它的变后掠翼的操作。 

随着人们对飞机性能的要求越来越高,包括它的飞行高度、飞行速度、和它机动性要求越高,那么就探求各种各样的布局形式或者外型形式,最后人们又找到一种鸭式布局的飞机。什么叫鸭式飞机呢,我们看到这几架飞机它有一个共同的特点。也就是说,我们看到前面那些飞机它有一个特点是什么?它机翼是在平尾的前面。而这几架飞机,机翼前面加了一个叫前翼,我们把放在机翼后面的叫尾翼,放在前面就叫前翼了。所以它的前翼,也就是说把平尾给放到前面来了,所以这种飞机也叫鸭式布局的飞机,有时候也叫抬式飞机。为什么呢?我们后面会看到这么一个图。 

那现在我们看到这几架飞机,都是比较新的。像Su…33、Su…35和S…37,那么这些都是鸭式布局的飞机。这架飞机,大家可以看到很有特点,叫三翼面的飞机,也就是说机翼后面又有一个一对平尾,前面又有一对鸭翼,又有一对前翼,这个叫三翼面飞的机。为什么呢?后面大家会看到它的原因。 

我们看到这个图是讲了正常布局的飞机,那么它的平尾在机翼的后面,这个时候飞机为了达到纵向平衡,在飞机飞行的过程中达到纵向平衡,那么它平尾产生的升力是一个向下的,机翼产生的升力是向上的,平尾产生的升力是向下的,目的是什么呢?为了达到纵向的平衡。 

对一个全机来讲,这个时候平尾产生一个负的升力是不利的,为什么呢?全机的升力或者说机翼的升力被平尾的升力吃掉了一块,那么这个是人们不愿意看到的。当然开始在飞机前面设计的时候,都是采用这种布局形式。 

那么我们看这种布局的飞机,就是鸭式布局,它就有一个优点。为了达到纵向平衡,这个时候,所谓纵向平衡,就是这两个力,机翼的升力和平尾的升力,对重心的作用点的力矩等于零,这就叫纵向平衡。那么这个时候,为了平衡,这个时候鸭翼所产生的升力是向上的,那么它不但没有吃掉机翼产生的升力,而且它还给机翼产生的升力补了一块,这是人们希望看到的。所以这个鸭式布局的飞机为什么出现?就是因为这个才是最根本的原因。 

那么随着人们对鸭翼的研究,又发现一个更有趣的一个现象,如果说把鸭翼放在离机翼比较靠近的地方,在它的上方,比较靠近的地方的话,那么这个时候这个鸭翼会产生一个脱体涡,那么这个脱体涡从机翼的表面,上表面流过以后,就会增加机翼的升力。那么人们把这种现象叫做近距耦合作用,把这种飞机叫近距耦合鸭式布局的飞机。为什么这个;后面我看到现在很多的飞机,也是采用鸭式布局呢?主要涉及到利用鸭翼产生的脱体涡的一个近距耦合作用,来增加机翼的升力,达到这样一个目的。 

那么随着飞机的发展,人们除了对气动性能有要求以外,对它的隐身也提出了要求,这就产生了隐身飞机。我们看到这两幅图,一架是目前世界上最先进的战斗机F…22“猛禽”,它就是一个隐身战斗机。右边这幅图,是世界上出现的第一架隐身飞机叫F…117,那么它曾经在很多战争里面已经使用过,发挥了很大的作用。那么你像在1991年的海湾战争里面,有45架F…117参战,那么出动了1300架次,那么投了2000吨炸弹,那儿当然这个飞机开始被美国认为它是不可被击落的,但实际上在南斯拉夫战争期间被击落一架。 

那我们看到这三幅图,也分别都是隐身飞机。像X…35,它实际上是美国在F…22的基础上,采用了一个经济可承受性设计的概念,来发展的一种多用途的联合攻击机,它具有隐身性能。 

那么右边这幅图,刚才我们知道是美国的B…1B飞机,刚才我们看到B…1这架飞机,它是一个轰炸机,它是变后掠翼的。那么这个时候;实际上美国最后又把它进行了隐身的设计,然后就变成了B…1B,它是一架变后掠翼的隐身飞机。下面这幅图,是一个B…2飞机,隐身的战略轰炸机。 

所以说现在看起来这个形状,我们可以看到采用了隐身这个概念以后,这个外型跟我们前面讲的一些外型有很大的变化。 

隐身飞机的出现它主要是原因有这样两条。第一条,在传统的概念里面,飞机的外型是受它的空气动力学的影响,受它的发动机,采用的什么发动机的影响,它的控制系统的影响,它的结构材料的影响,那么这是传统意义上的飞机的外型。 

那么随着飞机的发展,电子技术等其它技术,也对飞机的外型产生影响。所以我们讲隐身飞机,特别是雷达隐身飞机,就是一个典型的电子技术影响飞机外型的一个范例。 

我们看到这幅图实际上是简单地说明了,飞机雷达隐身的一个原理。那么我们看到这部雷达,这是一部雷达,它是一个收发合制的雷达,什么意思?就是它发射信号和接收信号是同一部雷达。它向空间发射无线电波,电磁波,当碰到目标以后,又接受目标反射到这个方向的电磁波。那么通过这个(反射)电磁波的强度来判断目标的存在与否,看目标存在不存在。 

那么如果简单说,像F…117一样,我们把飞机的下表面设计是一个镜面平板的样式,当雷达发射出无线电波以后,它就像镜面一样,将电波反射到远离雷达接收机的方向。那么从而减弱了接收机接收到的反射电磁波的强度,达到了隐身的效果。当然这个是一个最简单的例子,因为雷达隐身本身已经变成了比较复杂的一门、比较深奥的一门科学了,我讲的这也是比较简单的一个例子。 

总而言之,雷达隐身它就是说,想尽千方百计减少雷达接收机收到的目标反射信号的强度,来达到隐身的效果。 

那么另外一种有效的雷达隐身手段,就是采用吸波材料,叫RAM,它是什么概念呢?就是说在飞机表面涂上这个材料以后,这个材料就会吸收雷达波,让你这个波反射不回去。它的概念实际上跟前面我们讲的,也是同样的减少、减弱目标反射到雷达接收机方向的雷达信号的强度。 

在隐身飞机里面有一个很重要的概念,叫雷达散射截面积,简称RCS,它是衡量一架飞机隐身效果的最主要的参数,当然从飞机的各个方向看是不一样的,我们一般角度是从它的正面。我们看到到这个图,像B…52,大家熟悉的B…52,这是美国五十年代研制的战略轰炸机,到现在仍然在使用。它的雷达散射截面积是100平方米。而像采用了隐身概念以后,像B…1B采用了隐身概念以后,是0。75个平方米,那B…2,0。1个平方米。像F…117那种,设计得非常好,隐身效果非常好的,只有0。025个平方米,看起来采用隐身和不隐身的效果,应该说是相差很远的。 

采用隐身这个概念设计以后,它对飞机的外型就产生了一个重大的影响,当然了,隐身飞机它除了雷达隐身以外,还有其它隐身方式。包括现在红外隐身,怎么样减弱它的红外信号。那么声学的隐身,也就是说减少噪音、减少声音,对方声探测的系统也探测不到。还有包括光学的信号,像飞机为什么采用银灰色的,等等,就像我们战士穿迷彩服一样,也是起一个光学的隐身效果。对于红外来讲,比较典型的两个方式就是,把它的发动机,把飞机的发动机放在机翼的上部,那么对它发动机的尾喷口所喷出的比较强的红外信号进行遮挡,从下面人们就观察不到红外信号。所以隐身效果比较好的这

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