为什么变后掠翼飞机辉煌不再

由空气动力学的理论和实践可知,飞机在低速飞行情况下比较适合采用平直机翼;高速飞行时则应该采用后掠翼,以便减小高速飞行时急剧增加的阻力。然而,飞机在飞行中会使用不同的速度,在不同速度下对机翼的要求是相互矛盾的。为此人们发明了变后掠翼,以解决这一矛盾。20世纪50—70年代,变后掠翼是一种“时髦”的设计方案,有多种飞机机翼采用此类布局,如美国的F-111、F-14和苏联的米格-23、米格-27等飞机。

苏-24变后掠翼战斗轰炸机

但实践发现,变后掠翼布局存在很多缺点,主要是因飞机重量增大,机体结构复杂所带来的不利影响。例如,美国海军F-14战斗机,其空重18吨,大大超过同类战斗机,如F-15战斗机的空重为13吨。此外,在机身中部安装机翼转轴和驱动机构需要足够高的强度和足够轻的重量,故采用了当时很难加工的钛合金材料,极大地增加了飞机的制造成本。况且,变后掠翼的可靠性不如固定式的机翼,如美国F-111战斗轰炸机就曾出现过因机翼转轴断裂而造成机毁人亡的重大事故。

另外,由于变后掠翼在后掠角变化时,机翼的气动中心会发生变化,这就为飞行控制带来困难。例如,苏联在20世纪60年代末研制的米格-23战斗机上,由于当时苏联尚无法采用计算机控制机翼的变化,所以米格-23上的飞行员采用手动操作来改变机翼后掠角,后掠角只能在16°、45°和72°三个固定角度间切换。而且,改变后掠角造成机翼气动力的突然变化会使飞机突然上仰或下俯,飞行员需要花费很大精力来维持飞机原先的飞行状态。因此,米格-23的操作性能很差,驾驶它的飞行员普遍反映飞机“很难飞”、“机动性很差”,甚至有飞行员声称米格-23的变后掠翼在飞行中“几乎有害无益”。

正因为如此,后来设计的战斗机就没有再采用这种布局。随着人们对空气动力学认识的提高,以及风洞实验技术和计算机技术的进步,人们设计出多种机身和机翼形式,可以满足飞机在低速和高速飞行时的矛盾。例如,双三角、鸭翼、边条翼、机身跨声速面积率和翼身融合技术等现代技术都可以很好地弥补纯后掠翼的不足,使飞机获得非常好的综合性能,同时避免了飞机因采用变后掠翼带来的诸多不足,所以变后掠翼飞机渐渐淡出了人们的视线。

美国F—111变 后掠翼战斗机

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