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风孤独: 超越猛禽---我国四代机气动技术原理剖析!!

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主战坦克 发表于 2010-2-10 16:00:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
如果说611所以鸭式布局作为其新一代战斗机气动设计特征的话,那么601所的未来战斗机气动设计特征是什么呢?其在我国大的四代机项目中有何参考意义呢?

    其是否具备巨大的优越性呢?

    其实专业的航空爱好者在观察601所的雪鹄方案,暗箭无人机和隐身战斗轰炸机等新一代飞机时,大家会发现这些飞机都有一个共同的特征,那就是复合平面的双三角翼。74°/45°双三角翼就是601所未来战斗机气动设计的基本特征,其与其他布局相比,拥有巨大的优越性!!

    图1 给出了复合平面双三角翼布局与近耦鸭式布局和边条翼布局的Cy随迎角α变化曲线,可以看出,74°/45°双三角翼的最大升力系数,失速迎角和升力斜线率都要大于近耦鸭式布局和边条布局。其最大升力系数和升力斜线率要高于其他方案20%。

    原因在于复合平面双三角翼内翼段后掠角大(70°以上),展弦比小而翼面积大,因此,产生的涡升力巨大,相比边条和鸭翼,其对外翼段分离区的控制更强,延迟分离从而提高了高升力,巨大的升力系数对于提高飞机的瞬盘能力是非常有利的。

    图2 给出了CX0.S零升阻力随M数变化的曲线,可以看出,复合平面双三角翼的零升阻力最小,特别是在M1.5以后有大幅下降20%-30%,在M=2.0是CX0达到0.02左右,对超音速巡航是非常有利的,如果对机头长细比和尾喷口进行进一步修型,还可以进一步减低零升阻力。

    其优点产生的原因在于,双三角翼的内翼段后掠角大,翼前缘尖,翼面积大(占机翼面积70%)造成的。而边条布局零升阻力较大的原因在于其基本翼后掠角小(45°左右),所占面积大造成的,鸭翼零升阻力较小在于其主翼后掠角大(50°,2.2)展弦比小造成的。

    图三给出了最大升阻比Kmax随M数的变化曲线,可以看到,在整个M数范围内,双三角翼的Kmax最大,亚音速时高出鸭式布局15%,而在超音速时高出边条20%。

    复合平面双三角翼亚音速升阻比大的原因在于,双三角翼外翼段后掠角小,展弦比大,无平尾。诱导阻力和零升阻力都小造成的。

    超音速升阻比大是因为CX0零升阻力系数小所致。

    较大的超音速升阻比对超音速巡航是非常有利的。

    从图可以看出,复合平面双三角翼的优点是极其巨大的,这也是其出现在601所等新一代战斗机上的原因,在复合平面双三角翼的基础上,增加一对鸭翼,将会进一步提高涡升力,并且与二元矢量喷管结合提供更好的纵向平衡能力。

    复合平面双三角翼的增升原理表现在见图4

    当迎角为12°时,其前后缘开始卷起两队同向的前缘集中涡,分别为内翼涡和外翼涡,此时外翼涡的强度在内翼涡的诱导下高于内翼涡。

    当迎角为14°时,内翼涡和外翼涡强度增大,内翼涡的强度开始赶上外翼涡。

    当迎角为16°时,内翼涡与外翼涡融合,形成一个合并涡。

    当迎角为18°时,合并涡强度处于峰值状态,此时强度最大,超过18°后,合并涡的强度开始下降。

    当迎角为20-24°时,合并涡开始减小,后截面的涡开始破裂。

    当迎角为32°时,涡完全破裂。
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