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淺析FC-1梟龍戰機氣動布局及其演變過程

http://www.chinareviewnews.com   2008-04-07 09:25:56  


 
  襟副翼 FC-1飛機的根梢比較大,翼梢的導彈挂架正好可以作爲防顫杆,但是在弦長和厚度都很小的翼梢布置挂架估計還是要付出一些重量代價。FC-1飛機在機翼上設有前緣機動襟翼,後緣襟翼和副翼,這種布置方式既是原超-7的延續,也是成都飛機設計研究所和成飛公司近年研制的機型上常見的。前緣機動襟翼在變彎度增升推遲失速和减小誘導阻力方面的效果不須贅述,在後緣布置襟翼和副翼也是相當普遍的設計。目前有一些先進戰鬥機如F-16和蘇-27采用了襟副翼設計,將襟翼與副翼連爲一體,這樣在起降時有更大面積的後緣增升裝置,做滾轉操縱時操縱面的控制力矩也較大,不過隨著飛控的進步,所有操縱面的控制均由飛控計算機統一調度,外側副翼也可下偏增加升力,而需要副翼操縱滾轉時,襟副翼內段産生的力矩較小,但是阻力增量却較大,反不如足够控制能力的獨立副翼,很多新的戰鬥機方案也采用獨立襟翼和副翼的設計。不過,筆者觀察這個時期的FC-1原型機試飛照片,外側副翼在起降時幷不偏轉,而成都飛機設計研究所稍早研制的另一種戰鬥機在起降時却可以看到外側副翼與內側襟翼偏角一致,可見FC-1的飛控軟件在這方面的功能尚未完全開發出來。在機翼後有貫通的後邊條是FC-1有別于原超-7的一個設計,後邊條設計在戰鬥機中首見于F-16,其作用一方面是相當于尾撑爲平尾提供足够的力臂,另一方面後邊條在前部邊條渦的影響下可以産生一定的升力,這個升力在重心之後而且距離較遠有明顯的低頭作用。FC-1飛機不但采取了後邊條設計,而且後邊條較寬,顯然設計者希望FC-1飛機有足够的大迎角恢複力矩。不難推測這個階段的FC-1設計已經較多地考慮了大迎角機動性,狹窄邊條的作用終究有限,這時已埋下了日後修改邊條設計的伏筆。 

  後機身 FC-1飛機雖然采用正常布局,後部安定面和操縱面布置都不出人意料,但是在後體設計上仍然出現了令人詫异的地方。通常來說,飛機的尾部爲了避免氣流出現分離産生過大的阻力,往往設法從較遠的位置開始收縮機身,這樣就不會有太大的收縮角,可以保持表面氣流的附著。但是FC-1飛機却很特別的在尾部漸漸地增大機身直徑,直到平尾轉軸略靠前一些的位置才突然地收縮,應該說這麽大的收縮角在目前的其他戰鬥機上都很難見到,而且這一段收縮曲面跟後面平直的噴管之間的銜接也很突兀。這種急劇收縮的設計一方面容易分離,另一方面這段擴張流管即使不分離也會産生壓差阻力,超音速的時候轉折處可能會發生膨脹波,這些都是不利的地方,而且在同類戰鬥機如鷹獅、F-20上面也可以看到後體的收縮幷不設計成那麽劇烈。成都飛機設計研究所的設計人員當然不可能忽略這個細節,要知道一架飛機的後體阻力可以占整機阻力的30-50%之多!參考采用同系列發動機的俄羅斯米格-29系列戰鬥機和伊朗Shahagh飛機的後體設計,發現這兩種飛機的後體也沒有出現這樣的情况,從RD93發動機的照片看在加力燃燒室延伸段也沒有大的外凸部件,所以這種設計也不是空間沖突造成的。以前曾經有分析認爲FC-1項目由于發動機的選擇可能會由于俄羅斯和巴基斯坦關系的變化而發生變化,所以這種做法可能是爲了選擇其他發動機做的准備。但是現在FC-1的發動機選擇已成定局,而且04架原型機爲了减小阻力對前機身設計作了重大改動的情况下,後體設計仍然保持不變,充分說明了這種設計是經過深思熟慮後的選擇。此外超-7時期飛機有多種發動機可選,從模型看後體設計上也是較和緩的收縮,也說明了這一點。排除了諸般因素之後,似乎還是以這種設計是從面積分布考慮出發的推測較爲合理,如果後體外型過早開始收縮的話,在全機的面積分布上可能會較爲遠離理想分布,這樣超音速波阻就比較大,比如F-20飛機就是考慮了飛機有足够的剩餘推力飛到2.0馬赫的速度才放心選擇了波阻較大的直綫收縮後體設計。總的來說,爲滿足面積分布的要求而在後體做外鼓而後急劇收縮的設計十分少見,通常飛機的面積分布與其他要求還是能比較好的協調,而且在飛機一開始設計時就會考慮這點,所以F-102那樣的尾部鼓包再也沒有出現過。但是FC-1飛機在中機身容積上似乎比較緊張,除了起落架艙蓋上延續設計單位風格的鼓包之外,翼根上下表面也有長條形的鼓包,在這種情况下FC-1飛機可能想要收縮中機身而不可得,于是無奈采取了後機身修形,通過犧牲亞音速阻力來換取减小超音速阻力的設計,考慮到FC-1在一些細節上顯示出很强的改善高速性能的願望,筆者認爲這樣推測應該有一定的合理性。另一點比較有意思的是成都飛機設計研究所設計的新型多用途殲擊機的後體綫型與FC-1也有些類似,只是AL-31FN發動機噴管安裝節尺寸較粗,後體的銜接處收縮不太劇烈,也許這是設計單位認爲可以以較小的代價滿足全機氣動要求的辦法也未可知。 


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