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歼20暴力减速 鸭翼翻转90度 美国战机做不到

发布者: 天蓝蓝 | 发布时间: 2022-10-31 09:05| 查看数: 141| 评论数: 0|帖子模式


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  【低速滑行中的歼-20,此时鸭翼处于大角度翻转状态,近乎接近90度】
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一架歼-20战机正在缓缓降落,起落架接地后没多久,多个翼面开始翻转,战机进入减速状态,随后两朵橘红色的伞花从尾部拉出,歼-20进入低速滑行状态,然后离开跑道进入滑行道。


这是一次再平常不过的歼-20降落,但如果你身在机场跑道附近,那一定会注意到一对几乎偏转到90度的鸭翼。此时的歼-20正面看着犹如亮出一对“招风耳”,又像一只展示力量的伞蜥,告诉敌人,自己很不好惹。
  歼-20为什么要如此大角度地翻转自己的鸭翼呢?这还得从战斗机降落减速说起。
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  【降落时转动鸭翼,同时打开减速伞的歼-20】
  其实歼-20早期的原型机依然设置了一块减速板,网络上曾出现过2001号机和2002号机减速板展开的照片,就位于座舱之后的机背上,类似歼-11家族的脊背减速板,但体积要小得多。这说明歼-20在设计之初就对自己的气动减速能力很有信心。随着试飞工作的推进,飞控系统逐渐成熟,这块机背减速板很快就从后续原型机上消失了。
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  【打开机背减速板的歼-20 2001号机】
  战机的起降是一件麻烦事,起飞必须达到一定的速度,降落也不能低于一定的速度,如果飞行员控制不好起飞和降落的速度,那么轻则冲出跑道让战机啃一嘴泥,重则直接拍在跑道上,机毁人亡。
  现代喷气式战斗机的降落速度普遍在300多公里每小时以上,要想在一千多米的跑道上,让这些动辄十几二十吨的钢铁兵器停稳,降落滑跑中的减速就是一项系统工程。
  总的来说,战机减速装备分为两个必修一个选修,前者分别是起落架刹车、减速板以及减速伞,后者根据需求不同,有时候减速伞也会换成阻拦钩。
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  【苏-27的前起落架,机轮中有刹车片】
  起落架刹车和常见的汽车刹车原理相同,它们安装在起落架的机轮上,通过摩擦刹车片来给战机减速。减速板则是安装在机体表面,撑开后增加战机的空气阻力,由此来减速。减速伞和阻拦钩则更加直接粗暴,前者也是气动减速,后者则是通过地面的阻拦钢缆钩挂阻拦钩减速,原理类似航母甲板上的阻拦机构。
  在歼-20之前,国产战机普遍使用刹车+减速板+减速伞的组合,特别是苏-27引进后诞生的歼-11家族,其标志性的脊背减速板尤为引人瞩目,在这个组合中,减速板会带来较为明显的结构死重,同时增加战机的机械复杂度,为后续的维护保养也带来了麻烦。
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  【打开减速板的歼-11BS】
  比如歼-11系列的脊背减速板,首先是体积巨大,液压动作筒、铰链、加强筋等部件给机体带来高达数百公斤的死重。其次,减速板的位置很高,需要地勤频繁爬上机体背部去检修,在后续使用中也带来不便。歼-10系列虽然没有那么巨大的减速板,鸭式布局也给与了优秀的短距离起降能力,但在垂尾两侧依然设置了减速板。
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  【八一飞行表演对的歼-10S降落时打开减速板】
  随着飞机飞控设计能力的提升,取消减速板显然是有利无弊的,美军的F-15、F-16和F-18早期型号也都设置了减速板,不过这些都是70年代设计的型号,此时美国的飞行控制技术还不够发达。
  到了90年代后,重新设计的F-18E/F“超级大黄蜂”就取消了机背减速板,至于更先进的F-22以及F-35,更是看不到减速板的痕迹,反倒是挪威空军购买的F-35A还保留了减速伞。
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  【打开机背减速板的F-18C,可以看到这块板子的体积相当大】
  国产战机到了五代机时代,也就是从歼-20开始,减速板这种“落后设计”终于销声匿迹,国产战机进入“无减速板”时代。
  那么歼-20如何保障取消减速板之后,让战斗机拥有足够的气动减速能力呢?答案就是歼-20相对复杂的气动控制面。
  【打开减速伞的歼-20,此时鸭翼、襟翼、副翼、垂尾全都偏转减速】
  歼-20有8个翼面,包括一对鸭翼、一对主机翼、一对垂尾和一堆腹鳍,因此也被部分军迷称作“八翼天使”。这8个翼面中,除了腹鳍以外,其他6个翼面都能够在降落的过程中起到减速作用。在央视的一期节目中,歼-20的首席试飞员李刚在介绍歼-20降落时,更是形象的称歼-20的气动控制面翻转“像一个变形金刚一样”。
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  【试飞员李刚向撒贝宁介绍歼-20的降落过程】
  除了鸭翼能够大角度偏转,V字型的全动垂尾同样也有类似能力。除此之外,主机翼后缘的襟翼和副翼在降落时也会分别向上上下打开,提供增阻减速的功能。这些气动控制面不仅要保证增加足够的气动阻力,同时也要让飞机牢牢的“趴在”跑道上,从而让起落架的刹车能起到最好的减速作用。
  如果把主机翼上的襟翼和副翼分开算,那降落时参与减阻的气动控制面依然达到了8个翼面。要想精确控制这8个翼面同时工作,保证歼-20有足够的气动减速能力,同时也不增加飞行员的工作量,这要求战机的飞行控制系统有着精确的计算和执行能力。
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  【歼-20采用相对复杂的鸭式布局,体现出对飞控系统的自信】
  歼-20翻转鸭翼90度的动作,以及垂直尾翼大角度翻转的动作,美国目前没有任何一款战机能做到。美军现役的F-22和F-35,降落时垂直尾翼对转下偏、水平尾翼同时上偏,以此达到减速效果;但是它们的垂直尾翼都是常规方向舵设计,偏转角度有限,一般无法超过40度,水平尾翼下偏角度也有限,气动减速效果远不如90度翻转的鸭翼。
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  【F-35A落地时水平尾翼偏转减速】
  中国的电子传动飞行控制系统研发起步于80年代,在研制歼-10的“十号工程”中得到了锻炼和验证,让中国顺利跻身“鸭式战机俱乐部”,和法国“阵风”、欧洲“台风”以及瑞典“鹰狮”站在了同一起跑线上。歼-20有信心设计比F-22和F-35更复杂的翼面布局,证明中国在电传飞控领域已经有着相当高的造诣。
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  【F-22在滑跑中同时利用平尾和垂尾舵面减速】
  歼-20降落这样一个稀松平常的环节,背后却暗藏着复杂的翼面操控和飞行控制逻辑,从这点也能看出五代机设计的不易。歼-20取消减速板这一个看似小小的进步,更是直观表现了中国飞控技术的跨越式发展。



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