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J20全动垂尾技术剖析 科幻V尾不是为好看
www.wforum.com | 2011-08-12 01:00:57  空军论坛 | 0条评论 | 查看/发表评论

  有人写了这样的文章:“J20横空出世全国军迷欢欣鼓舞,尤其是其出色的气动外形令人映像深刻,全动尾翼近乎科幻。但笔者却发现一个问题,那就是尾翼的动作筒看来有点单薄,试想一个三四十吨重的重型战斗机装上WS15之类的高推在做高强度,大角度的机动飞行时,全动尾翼所受的应力决非一般,考虑到金属疲劳等因素,动作筒连接处有突然断裂的可能,后果不堪设想,希望有关部门正视改进。”

    这是他的原文。

    J20的尾翼是经过大量的风洞研究,和大量的应力试验的。如果仅仅凭借“动作筒看来有点单薄”就要求有关部门正视改进,未免过于托大了。可以提问题,但是不能无知者无畏。

    歼20的全动V尾的设计,决定了转动轴的大小,尺寸,在这里根据公开资料简述一下为什么采用此种设计。

    全动V尾,不是什么新奇的玩意,在F117及更早的时代,就安装在轰炸机上。许多人据此认为全动V尾不如普通垂尾灵敏,这就片面了,随着技术的发展, 全动V尾的灵敏度完全可以超越传统垂尾,关键要看飞控,成本,材料加工以及重量,据称YF23就用大面积的全动V尾来代替平尾和垂尾的作用。另外所谓全动V尾隐身效果不如普通垂尾也不对(许多人根据的是看上去翻转面积好像大一些),F117由于表面气流整理的需要,用的就是全动V尾。

    现阶段推力系统的横向及纵向扭转灵敏性与安全性仍不能取代垂尾,所以美中俄4代机仍是有垂尾。出于侧部反射雷达波的需要,V型尾翼是最佳选择。美国已经有F18,但是它的目的不是为了隐身,而是整理涡流的需要。

    下一代战机需要大迎角飞行的良好的横向操控性,而在大迎角飞行时,尾翼作用会下降。(自己想一想就明白)所以,F22利用的是大面积固定V尾,同时保持大迎角滚转性能。

    但是中国611经过研究发现,V型尾翼对于后机身涡流有不良作用,涡流在升力体鸭布局后机身各呈现15度外射出去,作用在 V型尾翼内侧,正好形成了向下的负升力。F22和F18也应有这种情况,但是对于后机身平尾与主翼之间可以散发出去,减少一些,F22可能还依靠前缘边条和主翼的布局设计来减少在后机身的涡流集中----但是负升力依然存在。(同时依靠F119变态发动机和推力矢量弥补)但是歼20机身与前翼涡,边条涡设计不能采用这种方法。

    对于F18来说,V尾带来的负升力也有好处,在着舰和起飞时,V尾的后缘可以通过同时向内翻转,加大负升力,迫使飞机后部压下去,前部抬起。造成良好的着舰起飞航母性能。当然对于整体飞行是不利的。

    而对于歼20来说,采用升力体鸭布局具有比F22.T50更好的升力效果,但是负升力也不能忽视,歼20的思路是,利用小面积全动V尾减少负升力,同时下表面的缝隙可造成气流外泄,从而使影响到最小,能够达到大面积垂尾的偏航效果,这是事实。T50也应有这方面考虑,而F22设计比较早,F23又被淘汰,所以没有采用该方法。殊不知,五角大楼的空军武器部的科恩曾经说,中国成飞的全动V型垂尾设计理念非常的先进,虽然其实用性能还有待进一步证实,但都足够我们羡慕(admire)的了。

    歼20还可以利用前翼差动和推力扭距(菊花一大一小)加强大迎角偏航与滚转效果。

    全动V尾

   是科技人员的大胆杰作,风险不小,必然慎之又慎,经过可能上万小时的验证和实验,如果只凭看就要求有关部门正视改进。

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