中央升力体那么好,为什么只有苏霍伊还在用

当年美国麦道公司的方案中标F-X计划(也就是后来的F-15时),苏联人很是庆幸。因为在一众方案中,麦道公司的方案中规中矩,在苏联人眼里,没什么亮点。

相反,苏霍伊和中央流体力学研究院的专家认为美国的一款采用升力体机身的方案威胁最大。因为当时的苏-27原型机T-10就有意采用这种中央升力体机身。

这是苏霍伊曾经比较青睐的布局,使用了中央升力体。

苏霍伊第一个采用升力体机身的飞机方案是战略轰炸机T-4MS的200号机动布局方案。这是一个变后掠翼的布局,和很多变后掠翼飞机不同的是,它没有真正意义的机身,机身所在的位置变成了可以提供升力的“中央翼”,这个中央翼的剖面采用了机翼的翼型,因此能产生较大的升力。安东诺夫当初还曾嘲笑这种布局是异想天开。有意思的是,关于T-4MS的图近年来进场被用来冒充俄罗斯的下一代轰炸机,这也说明该机当年的设计还是比较前卫的。

后来,F-14的一些公开资料显示,采用升力体机身和宽间距发动机布置方式的优势。这也坚定了苏联人在第四代战斗机上使用中央升力体概念的决心。在中央流体力学研究院的推动下,米格和苏霍伊设计局使用了相似的气动布局方式,宽间距发动机,翼下进气,边条翼中等后掠角机翼(后掠42度),还有就是这个所谓的中央翼。这个中央升力体的剖面做成了机翼的剖面,而且比较宽,飞行中产生一定比例的升力,要比之前的纯机体升力特性更好。

最早参与F-X竞争的击中方案。

和米格-29不同之处在于苏-27使用了电传操纵,一来可以放宽静稳定性,这样进而降低了部分结构重量,减少了配平阻力,增加了飞机的敏捷性,另一方面可以充分发挥边条的增升作用。这种边条翼的使用,加上升力体的采用,让苏-27在三代机中成为气动布局的佼佼者。最大胜利系数超过16。而米格-29仍然使用机械操纵,无法克服边条涡造成的纵向非线性力矩,所以它的边条比较厚,涡升力较小,气动和结构上的收益就大大降低了。所以米格-29就拼命降低载油量,提高推重比,减小翼载荷。

到了苏-57时代,认死理的苏霍伊设计局继续延续了中央升力体的设计。而且它飞长巧妙地把纵向弹舱融入这个升力体中,既增加了升力,又降低了机体截面积,大幅度降低超声速巡航阻力。

其实,当年美国在设计F-14的时候,之所以采用了发动机宽间距的设计,最初也是把两个进气道之间的这个区域作为弹舱的——用于容纳4枚大型的“不死鸟”空空导弹,另外2枚置于变后掠翼的固定翼下方。因为“不死鸟”过于庞大,放到进气道下面或者变后掠翼的活动部分都很难。

F-14的升力体设计收益不小。

但是问题来了,既然中央升力体那么好,为什么其他国家,包括俄罗斯本国的米格设计局后来都不用宽间距的发动机布置方式,以充分利用中央升力体呢?美国的三代机、四代机,包括俄罗斯的米格1.44都使用了窄间距发动机布置方式。其实升力体大家都在用,美国的F-22、中国的歼-20都使用了升力体。主要是把机体剖面设计为翼形,另外机身与机翼部分融合较好,这两部分产生的升力有利于提高最大升力系数。

三型飞机,只有苏-57使用中央升力体概念。S-47的翼身融合体部分也构成一定的升力体,但是米格的机翼外露面积超级大,机翼的效率更高。总体收益谁高谁低不好说。

而不做这个中央升力体的原因很简单,升力体升力再高,虽然比常规的机体高,但也不如外露的机翼高,升阻特性也不如外露的机翼好。这是中央升力体必须付出的代价。像米格1.44没使用升力体,但是两个三角翼的面积超大,这样的翼载荷就很低,由于使用了近距耦合鸭式布局,升力系数也不小。

所以,飞机气动设计中总是在不同收益和付出间取舍。

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