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转的一篇关于歼20的强文(下)
[ 作者:佚名    转贴自:http://bbs.tiexue.net/post_5154581_1.html    点击数:124    更新时间:2011/6/23    文章录入:admin ]
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  • 转的一篇关于歼二十的强文,本人只是稍作整理,嘿嘿~~~(下)

  • 文章提交者:闫新胜 加贴在 空军论坛 铁血论坛 http://bbs.tiexue.net/bbs69-0-1.html  

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    六 王者梦想一:菱形机头


    终于到了重点部分,我们歼20的历程了,这篇屁文的长度,远远超过我这个屁民的想象。

    如果谈歼20,那么就不能只谈鸭翼,要从整体说起。这?怎么说呢?

    “解决配平的另一个途径是采用推力矢量控制(TVC)技术。采用 TVC,其主要优点有:在气动操纵面基础上又增加了一个配平手段,配平能力自然大幅增强;高速飞行时气动操纵面偏转将产生极大阻力,而采用 TVC可以起到同样的操纵效果却无需偏转操纵面;TVC并不仅仅是偏转推力矢量而产生法向分力,强大的发动机喷流将在后机身形成引射作用,产生新的“升力”增量,同时参与配平。F-22的超音速机动性大幅提高,TVC技术功不可没。”(晨枫)---累死了,又偷懒用别人的东西了。

    继续引用某大佬文,别拍我:“611在1997年完稿的《推力矢量控制对飞机操稳特性的影响》论文使用了歼-10的动力学模型进行了配合轴对称矢量推力喷管的模拟仿真研究;根据该论文,鸭式布局和矢量推力的结合能够在过失速区域内有效的扩展飞行包线,获得良好的操纵性稳定性。需要注意的是,论文中提到的一个名词,所谓“横航向自动控制系统”,很可能就是指控制鸭翼差动的系统。

    从该论文可以看出,鸭式布局和矢量推力整合的研究,611至少在12年以前就开始了。四代的矢量推力整合研制虽然未必有什么工程上的经验,理论上的准备应该还是充分的。”

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    鸭式布局和矢量推力整合,基础之一又有了,设计者从宋老的论文中开始了设计,先从哪里开始呢?

    对,先从机头开始吧。

    歼20的机头出现了整体座舱,让人泪流满面,我们在歼10初期,风档还需要法国货啊,但是这十几年时间,工业取得多大的进步啊,另外既然要用整体座舱来符合隐身标准,不破坏整体效果,那歼20的隐身能力有多强!?

    但是重点不这里,类似F22的菱形机头首先是必须的

    F22的菱形机头有两个作用:第一,隐身不规则雷达散射,这大家都知道,另一方面也很重要:菱形机头切开气流,机头两侧斜面对空气有压缩效果。也就是说,又是一个涡流发生器。

    上文提到,四代机从SU27,F16开始有了边条涡流空气发生器,F18的大哥特边条涡流空气发生器非常漂亮,当然鸭式布局的前鸭翼涡流发生器比常规布局有效的多,这是说过的。F22是首创造了量产飞机机头涡,F22增加了2个涡流发生器,它就是机头涡,小边条涡流做为辅助。

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    作为升力体和隐身设计,对于几乎斤斤计较的歼20来说,菱形机头是不可缺少的,飞控的复杂似乎虽然还是难题,不过还好解决,但是宋老在他的论文中出现了一个忧虑:作为主要涡流发生器,鸭翼的涡流会不会收到机头涡的干扰?!

    这似乎又是一个棘手的问题。在T50上,机头涡和类似假鸭翼的可动边条似乎也存在这种问题。

    根据一些公开的消息,似乎经过验证,这问题并不大,可以用飞控解决,但本人认为:它依然影响了歼20和T50的设计。但对于歼20来说,它带来一个好处,一个坏处。好处是:偶合配平和涡升力的问题解决又有一个考虑,坏处马上会说到,但是也不能说是弱点。

    似乎为了将机头涡对鸭翼和前缘机动边条影响到最小,歼20和T50似乎都采用了让鸭翼和前缘机动边条远离机头的设计。T50机头离机翼很远并不是没有原因。


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    T50的长脖子不是没有原因,平心而论,T50比其他4代机漂亮幽雅地多,但漂亮的背后,是设计的巨大让步,对于4代机来说,机体本来就是怪异的。

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    接下来,该最大的难题了:鸭翼对配平和涡升力矛盾的处理

    歼20的鸭翼依然采用了歼10的思路,利用沿展向变弯度的大面积正升力设计,并带有明显的上反角;这个设计以气动和飞控设计难度、风险为代价,获取高升力收益、大气动控制面的良好操纵效果、在机身纵向面积分布上的优化。追求配平和涡升力的兼顾,但是不仅仅如此!

    如果台风的思路是远距离小鸭翼用来加强配平和控制,用小地几乎看不见的气动发生器保留一点涡流发生器作用,那么歼20的思路,是台风和歼10思路的强悍发展!


    七 王者梦想二:成飞的决断!


    如果想要追赶并超越F22,配平和涡升力必须都要强悍!

    歼20似乎又走到了歼10的路子上来,但是这一次,成飞的技术人员将十几年前的边条控制研究大胆地运用上了。

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    歼20的偶合可以说是中距偶合,但实际上,真正的主翼离前翼有相当距离,大面积的前翼保证配平作用,同时又兼顾涡升力,但是如果主翼真的离前翼远,那涡升力无疑还是丧失很多的,歼20的重心实际远离前鸭翼,配平保证了绝对强大,超音速机动性能非常突出,但是亚音速和升力体的削弱怎么办!

    台风将用小地几乎看不见的气动发生器保留一点涡流发生器作用,放大主翼面积,但是歼20的解决是变态到极点的,主翼面积不放大!用边条增加一个主涡流发生器!这种看似乎类似台风的假远距偶合世界独一无二!

    这样歼20的主要涡流发生器增加到了三个,机头涡,鸭翼涡,机翼涡,而边条涡将会作为一种重要的辅助性的气动措施,用于鸭翼、机翼与机身气动融合设计中的修形和对涡流流场的改善和提升!

    在两年前,最接近的构想是可能会出现机翼前沿延伸出一个锐利的窄边条,鸭翼安置在边条上的设计。但是我们都没有想到,歼20边条涡的重要性是超乎想象的。它几乎可以算一个独立的主要涡流发生器!


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    边条增加涡升力,与实际远离重心配平能力良好的大面积鸭翼能够达到涡升力和配平能力的双重强悍,不仅仅如此,它们的设计结合隐身翼身融合的要求,呈现出一个平面的整体升力体效果!这种好处是世界都知道的,但是除了早期1990年代美国人的实际验证之外都没有实际运用!在歼20上马推力矢量后,配平能力将进一步加大!

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    道理是谁都明白的,但是实际运用基本都是没有实力的,除了少数,牛逼的美国认为F22可以满足需要,没有实际运用。英法可以做,但他们不敢冒这样的险。不管如何,这种布局不是随便就可复制的,

    谁也没有把它实际实施,但成飞就这么做了。

    如此多个主要涡流控制面,它需要飞控和气动布局近乎漫长的探索,T50也采用了多个涡流发生器,但是它的可动边条更多的是补偿常规布局为超巡所做出的让步,严格说,T50的下部双发之间凹腔升力体是保守的,与结合隐身的F22,歼20的整体升力体几乎可以说是两个时代,而歼20的结合整体隐身融合的多涡流发生器的整体升力体是有人战斗机中唯一的。

    仅仅为了符合隐身的机体设计,就够让美国人得意的了,歼20的隐身非常规多涡流发生器的整体升力体,它的气动设计需要多大的努力,飞控系统需要多复杂?!

    一位资身网友这样说:“歼20的侧部和前方已经让我很满意了,但是看了它的飞行俯视图,我才发觉,它的布局的大胆远超过我们的想象,我原来担心的是发动机,但我们现在更担忧飞控的复杂,成飞准备好了吗?相比之下,发动机我倒不担心了。”


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    可以看到平滑的下部设计,无论机头、鸭翼、边条、主翼、进气道,都很好地融合起来,呈现一个整体隐身的升力体


    可以说,歼20的技术无论是鸭翼,边条,DSi进气道都有歼10,FC1作为技术积累,可以说,歼20的技术并没有超出世界现有的技术范围,但是把它们结合起来,需要极其雄厚的功底,歼20还是第一个敢于投入实用的。以后也不会有多少能达到。

    继续我们的话题。

    类似台风的假远距鸭翼确定了,但是带来一个新问题,由于重心远,远距鸭翼一般会移动到机头前缘,遮挡住飞行员的视线,台风就是这样,另外,菱形机头的机头涡对前鸭翼涡流影响有多大?本人没有参加过风洞实验,本人不知。歼20似乎继续采用了将前鸭翼位于座舱后的做法,而将重心进一步后移,一是减少机头涡对前鸭翼涡的干扰,二是避免那大鸭翼遮挡住了飞行员格斗视线,这样,机身长度由于本身前鸭翼与边条翼和主翼距离的假远距偶合布局长度往后移而变的无可避免的修长起来。

    不过鸭翼位于进气道两侧造成假远距偶合机体长也很正常,无论是隐身还是减少气动扰流都是收益良多的,台风将进气道位于下部减少气动扰流,小鸭翼做反八字位于机头,这种思路对隐身内部弹舱还是格斗优良视角都是无法解决的。


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    另一个机身长度的原因是复杂的,歼20比F22更强调面积率减少,减少阻力,“隐身八爷”虽然是胡扯,但是相比粗短的F22,歼20更加细的多,而S形进气道无疑在后机身扭转,这就很占据了宝贵的机内空间,为了给内部武器格舱留出空间,歼20的体长是无疑的。而T50由于两肋发动机只是稍微向下扭转,中间不占空间,所以不用那么长,代价就是隐身糟糕!

    F22粗短,是由于变态发动机,T50优美不长,是由于不隐身,歼20长一点,是由于鸭布局与隐身,超巡平衡的需要。

    但是修长不等于机动会不好,歼20的整体设计可以保证超一流的机动性,这要看飞控的功底了。


    八 王者梦想三 其他细节


    另外,歼20的鸭翼依然采用了歼10的思路,利用沿展向变弯度的大面积正升力设计,并带有明显的上反角;这个设计以气动和飞控设计难度、风险为代价,获取高升力收益、大气动控制面的良好操纵效果、在机身纵向面积分布上的优化。但缺点是没有与主翼,边条翼一个高度,隐身能力似乎不如平行布置,实际上,平行布置的飞控要求更高,而对涡流的复杂更糟,可能成飞经过计算,并没有采用这种看似先进的布局,虽然会存在一些信号散射,但并不是不好处理的问题。

    鸭翼的隐身难度不在于与主翼之间的信号散射,更不在于偏转,由于主翼前缘机动襟翼在各个飞机都有,最难处理,而实际飞机的控制面如前缘机动襟翼,尾翼,垂尾等都需要偏转,鸭翼偏转的处理并不是什么难处理的问题。问题主要在于鸭翼与机体之间的接缝和转动轴。

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    歼20采用一小边条突起遮挡接缝的做法,(绿圈处)这种思路在瑞典JAS39隐身研究就出现了,但是瑞典人没有坚持下去,它能降低RCS,但似乎又带来了一个小控制面。歼20的设计人员敢于上如此多的控制面,胆量和功底可怕!

    主翼,歼20的设计是中规中距的,采用了大后掠的梯形翼做法,类似法国阵风一样简洁明快,考虑到了与机身不平行降低RCS信号反射,能够保证相对小的面积配合众多涡升力对超音速和亚音速的效果。许多人希望考虑W形翼,但是它看似科幻,其实有很多弊病:

    1、加工复杂,成本提高,而强度有缺陷。

    2、W形翼自身之间会有一些雷达波反射。而大后掠的梯形翼看似简单,其实内敛的隐身效果是绝对不错的。

    3、W形翼为加强强度,必然会造成重量上升。不管如何,它必然会向前沿展,造成机身长度增加,而如果向后伸出去,尖缘在起飞降落时有擦地的危险。

    终于到了快要结束的时候,眼睛都花了。但是还有一个重要的问题,水平尾翼和反V字形的俯璞。

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    还是继续引用大佬的话吧:“在第三代战斗机中,鸭式战斗机之所以表现出优于常规布局的性能,一个重要的原因就是可动鸭翼对涡流体系能够施加一定程度的主动控制,而鸭翼差动则在此基础上进一步深化。鸭翼差动的目的有两个:第一是通过鸭翼涡对机头、机身进行强烈的不对称侧洗,在飞机重心前产生强烈的偏航力矩,结合重心后的垂直尾翼同步偏转,实现直接侧力控制,能够对航向轴实施直接控制。正是因为拥有对航向轴的直接控制能力,宋老的论文里才敢提出使用小面积的全动V垂尾,放宽战斗机的偏航稳定性这样在现役战斗机中没有先例的方案。第二是通过鸭翼差动,主动控制、调整两侧鸭翼涡体系的强弱,保证大迎角状态下的稳定性。很多第三代战斗机迎角超过一定程度,左右漩涡体系就开始不对称或者不对称破裂,横航向上各状态参量都属于震荡发散状态,表现出严重的不稳定,战斗机将出现很大的侧滑,甚至导致失控和尾旋,直接制约战斗机实现过失速机动。”


    歼10的差动鸭翼,是鸭式布局的少数,而重要性,很少有人知道。许多人的精力,在于硬扯LAVI是歼10的爸爸上了,(#‵′)凸。

    全动V尾的作用已经说的很明确了,在我们1990年代的设计中,30度外倾垂尾与鸭式结合会取得良好的隐身效果,双垂尾外倾隐身作用,同时具有压缩气体,提高升力的小作用,当然缺陷是滚转敏捷度是不如单垂尾的。歼20直接上了全动V尾放宽战斗机的偏航稳定性更进了一步,

    这里要说一句,歼20的发动机喷口存在大量的锯齿状设计,这是类F35隐身的需要,但是许多图片表明,菊花存在一大一小的变化,最有趣的是唯一试飞视频,注意观察,在滑行回停机坪的过程中,菊花一侧收缩了,可以肯定,在歼20上马推力矢量前,发动机推力扭矩实验已经开始了。而全动V尾放宽战斗机的偏航稳定性似乎是为此配合的!

    这种设计风险极大,而被人诟病的俯璞(抱歉这俩字怎么也找不到正确打法)不仅仅是侧部遮挡喷口的作用,而是为偏航稳定性加一条保险,有人说也有压缩空气提高升力的作用,但是它的设计决不是为此的!如果技术成熟,它是可以去掉的,不然只用大面积垂直尾翼就可以代替全动V尾,歼-10的双腹鳍,大垂尾的气动设计,加上能够实施对左右涡流体系的主动控制,使得歼-10在相当大范围迎角能都有很好的横侧向稳定性;这是继承,但是更是准备去掉的保险!(如果全动V尾技术真可以满足的话)

    对于发动机,我了解一些情况但不能说什么,根据本人了解情况,其实,发动机的进度比我们原先普遍的看法好的多,我们的速度是惊人的。中国最近又进口AL31,决不是没有比它更好的了,而是改进和沿袭旧飞机的需要,换发需要控制,重心的大改, 物流调整,中国实在懒的大动那些寿命过半的飞机了。

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    一切OK,好了,数年前的一天,中国考虑到了无论设计,工程,电子都条件成熟了,上马!

    值得注意的是:歼20如此设计是针对F22的全能设计,它并不是追求所谓超机动特性,工程研究都是在满足性能的情况下尽量采用简化的设计,歼20的设计是争论,妥协,冒险与保守,各部门力量与意图折冲的结果,这一点与F22并没有什么两样。

    歼20追求在发动机比较落后的情况下,良好的隐身----至少不亚于F35,高G超音速机动和超巡性能基本达到F22的标准,亚音速机动性能在前鸭翼和边条涡流发生器与小面积主翼协调下好于F22的效果。这些设计看似冒险,激进,却是不的不妥协的结果。


    结束:梦的起飞


    我们歼20起飞了,伴随着将近20年的血汗,但是我们的路还很长,在1997年,美国人就试验了无人战斗机, 无人战斗机

    现在人工智能在未来30年还不足以代替人类,但是1997年美国无人机的自适应蒙皮技术就开始了,而我们的歼20,还是飞控对布局的计算基础上的补足。

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    差距是明显,美国人独自领先世界依然没有改变,但是歼20毕竟飞起来了,它能否尽快做到F22主动相控阵雷达集中波束干扰的能力,能否尽快达到F35为代表的网络中心战的能力?能否在此基础上,在无人机领域追上美国的脚步?在发动机领域达到世界一流?

    这需要5-7年的努力!

    世界几乎都在看着美国人的背影,只有中俄还在努力。别忘了,15年前,我们只有歼8,歼7,和还不成熟的FBC1。


    向在那看不到希望的年代里默默奋战的人们致敬!


    这,仅仅是开始!

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