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美國五角大樓有人匿名寫了這樣的文章:“J20橫空出世令中國的軍迷歡欣鼓舞,尤其是其出色的氣動外形令人映像深刻,全動尾翼近乎科幻。”雖然老外對中國的技術不了解,有霧中看花的意思,但也說明了J20垂尾的不一樣。
但筆者卻發現一個問題,那就是尾翼的動作筒看來有點單薄,試想一個三四十噸重的重型戰斗機裝上WS15之類的高推在做高強度,大角度的機動飛行時,全動尾翼所受的應力決非一般,考慮到金屬疲勞等因素,動作筒連接處有突然斷裂的可能,后果不堪設想,希望有關部門正視改進。”
J20的尾翼是經過大量的風洞研究,和大量的應力試驗的。如果僅僅憑借“動作筒看來有點單薄”就要求有關部門正視改進,未免過於托大了。可以提問題,但是不能無知者無畏。
殲20的全動V尾的設計,決定了轉動軸的大小,尺寸,在這里根據公開資料簡述一下爲什麽采用此種設計。
全動V尾,不是什麽新奇的玩意,在F117及更早的時代,就安裝在轟炸機上。許多人據此認爲全動V尾不如普通垂尾靈敏,這就片面了,隨著技術的發展, 全動V尾的靈敏度完全可以超越傳統垂尾,關鍵要看飛控,成本,材料加工以及重量,據稱YF23就用大面積的全動V尾來代替平尾和垂尾的作用。另外所謂全動V尾隱身效果不如普通垂尾也不對(許多人根據的是看上去翻轉面積好像大一些),F117由於表面氣流整理的需要,用的就是全動V尾。
現階段推力系統的橫向及縱向扭轉靈敏性與安全性仍不能取代垂尾,所以美中俄4代機仍是有垂尾。出於側部反射雷達波的需要,V型尾翼是最佳選擇。美國已經有F18,但是它的目的不是爲了隱身,而是整理渦流的需要。
下一代戰機需要大迎角飛行的良好的橫向操控性,而在大迎角飛行時,尾翼作用會下降。(自己想一想就明白)所以,F22利用的是大面積固定V尾,同時保持大迎角滾轉性能。
但是中國611經過研究發現,V型尾翼對於后機身渦流有不良作用,渦流在升力體鴨布局后機身各呈現15度外射出去,作用在 V型尾翼內側,正好形成了向下的負升力。F22和F18也應有這種情況,但是對於后機身平尾與主翼之間可以散發出去,減少一些,F22可能還依靠前緣邊條和主翼的布局設計來減少在后機身的渦流集中----但是負升力依然存在。(同時依靠F119變態發動機和推力矢量彌補)但是殲20機身與前翼渦,邊條渦設計不能采用這種方法。
對於F18來說,V尾帶來的負升力也有好處,在著艦和起飛時,V尾的后緣可以通過同時向內翻轉,加大負升力,迫使飛機后部壓下去,前部擡起。造成良好的著艦起飛航母性能。當然對於整體飛行是不利的。
而對於殲20來說,采用升力體鴨布局具有比F22.T50更好的升力效果,但是負升力也不能忽視,殲20的思路是,利用小面積全動V尾減少負升力,同時下表面的縫隙可造成氣流外泄,從而使影響到最小,能夠達到大面積垂尾的偏航效果,這是事實。T50也應有這方面考慮,而F22設計比較早,F23又被淘汰,所以沒有采用該方法。殊不知,五角大樓的空軍武器部的科恩曾經說,中國成飛的全動V型垂尾設計理念非常的先進,雖然其實用性能還有待進一步證實,但都足夠我們羨慕(admire)的了。
本人認爲:殲20還可以利用前翼差動和推力扭距(菊花一大一小)加強大迎角偏航與滾轉效果。
全動V尾
是科技人員的大膽傑作,風險不小,必然慎之又慎,經過可能上萬小時的驗證和實驗,如果只憑看就要求有關部門正視改進。
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惯习干戈事鞍马,初从少小在边城。 身微久属千夫长,家远多亲五郡兵。 懒说疆场曾大获,且悲年鬓老长征。 塞鸿过尽残阳里,楼上凄凄暮角声。