战斗机的气动布局2012.2.18

战斗机的气动布局discover2040•discover2040飞机的布局•总体布局•飞机的发动机、座舱以及武器等放在哪里的问题，笼统地称为飞机的总体布局•气动布局•飞机的各翼面，如主翼、尾翼等是如何放指置的。•主要决定飞机的机动性战斗机的气动布局•1常规布局米格－29、苏－27、F－22、F－16、F－18•2鸭式布局EF－2000、法国“阵风”、瑞典JAS－39、歼-10•3无尾布局幻影2000YF-23（是由美国诺斯洛普与麦克唐纳-道格拉斯两家公司共同设计，一共只有生产两架原型机，目前都已经不再飞行）•4.三翼面布局法国阵风苏－34苏－37苏-47•5飞翼布局B－2第五代战机布局•F-22,F-35常规布局•T-50常规布局•J-20鸭式布局第四代战机布局•常规布局•米格－29、Su－27•F－16、F－18•鸭式布局•欧洲“台风”（EF-2000）、法国的“阵风”、•瑞典的JAS－39鹰狮•Su-30、Su-47、米格1.44•J-10,J-20•无尾三角翼布局•法国的幻影2000、欧洲“台风”-EF2000•目前4款已经成形的第五代战斗机的发动机喷射口对比。容易混淆的飞机•台风（EuroFighter2000，EF2000）•欧洲战斗机公司研制，参与国家有英、德、意、西四国•已服役的四代机中最先进的•阵风法国独立研制的•和台风的水平旗鼓相当，略差一点，都是21世纪才开始服役的先进战机。•狂风英德意70年代联合研制的•在当时同时代研制的战机中，如米格29，苏27，F-15，F-16，幻影2000这些飞机中，都显得很差。•幻影2000法国独立研制•从80年代服役至今，总体性能优异•无尾三角翼布局，没有鸭翼，只有两个小边条，使用先进的脉冲多普勒雷达，由于小型机体限制，无法换装更强大但更重的相控阵雷达，最大的诟病就是发动机推力不足，油耗大。从八十年代服役至今，外销销量尚可，目前仍有包括法国、印度、希腊、阿拉伯联合酋长国、中国台湾等一些国家和地区使用幻影2000，总体性能优异1常规布局•水平尾翼和垂直尾翼都放在机翼后面的飞机尾部•新式战斗机很多都采用这种布局，如•俄罗斯的米格－29、苏－27、•美国的F－22、F－16、F－18等。边条•如果在机翼前沿根部靠近机身两侧处增加一片大后掠角圆弧形的机翼面积，就可以大为改善飞机大迎角状态的升力。•这增加的部分在我国一般叫做“边条”。•只要看到一型飞机采用了边条的设计，就可推测到这型飞机是强调近距离格斗性能，适合大迎角、大过载机动飞行的。•美国的飞机一直钟情于常规布局。•虽然美国通过X－31试验机已经获得了鸭式布局设计的要领，但在新一代战斗机F－22亮相时，大家看到的仍然是常规布局。美军F-142鸭式布局•将水平尾翼移到主翼之前的机头两侧•或者：无水平尾翼，机翼前面有水平小翼面的飞机•早期的鸭式布局飞起来像一只鸭子，“鸭式布局”由此得名。•目前有：•欧洲的EF－2000、•法国的“阵风”、•瑞典的JAS－39等•歼-10，歼-20•鸭式布局，是一种十分适合于超音速空战的气动布局。•早在二战前，前苏联已经发现如果将水平尾翼移到主翼之前的机头两侧，就可以用较小的翼面来达到同样的操纵效能，而且前翼和机翼可以同时产生升力，而不像水平尾翼那样，平衡俯仰力矩多数情况下会产生负升力。•战机的鸭翼有两种，一种是不能操纵的，其功能是当飞机处在大迎角状态时加强机翼的前缘涡流，改善飞机大迎角状态的性能，也于飞机的短矩起降。•这些飞机的鸭翼除了用以产生涡流外，还用于改善跨音速过程中安定性骤降的问题，同时也可减少配平阻力、有利于超音速空战。•在降落时，鸭翼还可偏转一个很大的负角，起减速板的作用。•据称，俄罗斯下一代的飞机也考虑使用鸭式布局。米格1.44鸭翼布局•不同位置的鸭翼对涡升力和配平有所侧重。大体分为两种：1、远距耦合。阻力和重量较小。适合高速飞行；坏处是远离机翼，难以形成涡升力。2、近距耦合。近距耦合的鸭翼产生涡升力的作用明显得多，有利于提高机动性，但力臂短，配平和俯仰控制作用降低。远距耦合“台风”式战斗机近距耦合“阵风”式战斗机远距近距•鸭翼布局的优点主要是能够提高他的机动性。他的前翼和后面的机翼都可以产生同样的升力，从而获得多余的俯仰力矩，以让飞机缠斗中获得优势。三代机讲的是“能量机动原理”意思是在最大的作战效能和势能上取得空战的胜利。所以这个鸭翼带来的好处恰好符合所谓的“能量机动原理”。而四代机讲究的是4s标准。其中两条是“超视距打击”和对雷达波隐形。而鸭翼的存在与这两点发生了冲突，因为鸭翼会增加飞机的表面积，从而增加雷达反射截面，飞机隐形性能下降。飞机安装鸭翼可以让他的小半径旋转做的更加自如，对缠斗有好处。但是四代机他超视距打击在人的视线之外，根本不需要缠斗。鸭鸭式布局的优点•1.机动性获得提升•鸭翼在拉抬机头的时候会调整增加升力，机头拉起来，鸭翼可以在水平机翼之前调整涡流使得飞机获得更大的升力，从而使得飞机的机动性获得提升•2.有利于简化飞机驾驶和保证飞行安全。•因有前翼而不易失速，产生受控涡流以改善起降性能鸭式布局的缺点•1.隐身效果差•如果鸭翼调整角度过大，这个时候鸭翼会在前方形成一个巨大的雷达反射面•2.而且设计难度极大•3.操控软件也比较复杂•4.鸭式飞机起飞和着落性能不好•“鸭翼最好的位置是在别人的飞机上”••--------哈瑞•希尔莱克•（F-16总设计师）歼-10歼-10歼-10歼-10歼20四视图3无尾布局•无平尾、无垂尾和飞翼布局也可以统称为无尾布局。•无平尾布局的优点：•突出点：超音速阻力小和飞机重量较轻无尾布局的优点•1.首先是飞机重量显著减少；•2.使全机质量更趋合理地沿机翼翼展分布，从而可以减小机翼弯曲载荷，使结构重量进一步减轻；•3.可以明显减小飞机的气动阻力，同常规布局相比，其阻力可减小60%以上；•4.使飞机的目标特征尺寸大为减小，隐身性能得到极大提高；•5.同时减少了操纵面、作动器和液压系统，从而也改善了维修性和具有了更低的全寿命周期成本。图为ATF竞争试飞，上面这架是YF-23无平尾布局的缺点：•起降性能及其它一些性能不佳。•以常规观点而言，无尾布局不能算是一种理想的选择。•然而，随着隐身成为现代军用飞机的主要要求之一以及新一代战斗机对超音速巡航能力的要求，使得无尾——特别是无垂尾形式的战斗机方案越来越受到更多的重视。4三翼面布局•在常规布局的飞机主翼前机身两侧增加一对鸭翼的布局,即三对机翼：前鸭翼,主翼,尾翼,称“三翼面布局”。•俄罗斯的苏－34、苏－37和苏-47都采用这种布局。•美国在F－18上也试过这种布局，但没有发展为生产型号。三翼面布局的优点•三翼面布局的前翼所起的作用与鸭式布局的前翼相同：•1.使飞机跨音速和超音速飞行时的机动性较好。•2.宜于实现直接力控制达到对飞行轨迹的精确控制•3.使飞机在载荷分配上也更趋合理。三翼面布局的缺点1.增加了鸭翼，阻力和重量自然也会增大2.电传操纵系统也会复杂一些5飞翼布局•看上去只有飞机翅膀而没有机身，机身和机翼融为一体的布局•B-2飞翼布局•优点：•1.隐身性能最好•2.升力大，阻力小•最大缺陷：•操控性能极差，需要完全依赖电子传感控制机翼和发动机的矢量推力，因此目前尚未得到普及飞翼布局•早在二战期间，美国和德国就开始研究这种布局的飞机。•现代采用飞翼布局的最新式飞机，就是大名鼎鼎的美国B－2隐型轰炸机。•由于飞翼布局没有水平尾翼，连垂直尾翼都没有，只是像一片飘在天空中的树叶，所以其雷达反射波很弱，据说B－2在雷达上的反射面积只有同类大小飞机的百分之一。•过去，飞机没有电传操纵系统，也没有计算机帮助飞机员操纵飞机，因此，飞翼式飞机的飞行控制问题一直难以解决。•现代化的B－2采用一套新式的副翼系统来进行方向操纵。•这种副翼由上下两片合成，两片副翼可以分别向上或向下偏转，也可以两片合起来同时向上或向下偏转。•当飞机需要转向时，一侧的副翼就张开，增加这一侧机翼的阻力，飞机就得到了偏转的力；•如果飞机两侧副面张开相等角度，两侧机翼都增加阻力，就起到减速板的作用；•如果副翼面上下两片结合起来一齐偏转，机翼一侧的副翼向上，另一侧的副翼向下，则起副翼作用，使飞机倾斜；•如果左右两侧的副翼同时向上或向下偏转，则这对副翼就能发挥升降舵的作用。•这种多功能舵面主要用来保持或改变飞机的航向，所以称为“阻力方向舵”。B－2B－2B－2B－2其它•后掠翼现代客机是最普通的高速机翼型，阻力小但是升力低。•三角翼歼7、幻影、F104•最佳高空高速性能。但是起飞以及低速性能差，小展弦比就是短粗。除了结实没别的优点。•变后掠翼•最佳机翼形态，出色的平直起降性能，70度的最佳巡航性能，接近三角翼的高速性能。可惜笨重的机械部分断送了这种系统的发展前景。除非今后能发明轻便的机械变形系统，否则可变翼前景渺茫。•便条机翼•鸭式布局合二为一都是以上几种机翼为了改善起飞性能作出的改进。•无尾布局无水平尾翼也无鸭翼的飞机无尾布局各种战机雷达反射面RCS比较T-50第五代战机性能比较T-50T-50T-50T-50T-50T-50T-50T-50服役涂装猜想图T-50机身比F-22大.T-50五向视图-俯视T-50五向视图-仰视T-50--正、侧、尾视大迎角气动力分析--T-50分析计算机模拟风洞图像-T-50气动分析T-50空战发射导弹三维模拟图幻影2000幻影2000（EF-2000)幻影2000（EF-2000)幻影2000（EF-2000)幻影2000（EF-2000)幻影2000（EF-2000)幻影2000（EF-2000)幻影2000（EF-2000)幻影2000（EF-2000)F-16F-16F-16F-16F-16F-16F-16F-16F-16F-16F-16B-2B-2B-2B-2B-2B-2B-2B-2B-2B-2B-2B-2B-2B-2B-2B-2F-22F-22F-22F-22F-35F-35F-35F-35F-35F-35F-35F-35F-35F-35F-35法国阵风法国阵风法国阵风法国阵风法国阵风法国阵风法国阵风法国阵风法国阵风法国阵风法国阵风法国阵风法国阵风法国阵风法国阵风法国阵风法国阵风法国阵风法国阵风法国阵风