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​战机采用前掠翼设计的优缺点,为何美苏都没有将其发展下去?

2024-06-18 07:05 来源:喜雅生活 点击:

战机采用前掠翼设计的优缺点,为何美苏都没有将其发展下去?

前掠翼和后掠翼作为战斗机的两种机体布局设计,几乎是同步进行发展的。早在二战时期,德国就研制出了采用前掠翼设计的JU-287战斗机。但在现代战机上,相比于常见的后掠翼和三角翼等机翼设计,采用前掠翼设计的战斗机数量非常稀少。其中比较著名的有美国的X-29和俄罗斯的苏47,两者都更倾向于技术验证机。那么前掠翼究竟有何优缺点,为何只有美俄等少数国家将其作为技术验证机的设计呢?

实际上,所谓前掠翼设计就是指机翼呈一个V字的结构,翼尖向机体前方前掠。而后掠翼则是一个倒放的V字,翼尖向后掠。前掠翼的优点在于机翼的前缘和后缘均向前掠,掠角为锐角,这就使得前掠翼上的空气流动是流向机翼根部的。在大迎角飞行的过程中,气流将会首先从机翼的根部发生分离,这就克服了翼尖的失速问题。由此导致前掠翼在低速飞行时的飞行性能比较好,机翼的升力较大,整体的气动效率也比较高,大大提升了战机的机动能力。如采用前掠翼设计的苏47,其在大迎角飞行中,具有非常良好的可控性,可在飞行过程中迅速改变仰角,并能够在所有仰角的情况下下发射武器。在超音速时其机动性能依然十分出色,在近距格斗作战方面,苏47的前掠翼设计使其并不落F22的下风。

不过,前掠翼虽然可以大幅度提升战机的机动性,但相比于后掠翼,前掠翼设计还存在一些问题。首先,前掠翼虽然在亚音速情况下具有优异的机动性能,但在高亚音速的状态下进行大迎角飞行时,将会毫无征兆的出现不可控状态点,此时飞机的控制将会非常困难。由于不可控状态点的出现并没有征兆,飞控系统很难克服其出现,导致战机的性能存在很大的风险。其次,前掠翼设计存在超音速结构发散问题。由于前掠翼设计相当于一个V字,机翼向前掠,在超音速时机翼的翼尖将会伸出机身而产生的激波,这将导致机翼受阻力作用而发生震颤导致机翼损坏或是折断,甚至有可能导致飞机解体。即便像美国和俄罗斯这样的航空强国,在X-29和苏47的机翼上广泛使用了高强度的复合材料,但依然无法有效解决翼尖的震颤问题。尽管苏/俄曾研制过相关高强度的机翼材料,但就目前来看,尚没有一种材料可以经受住这种考验。

正因如此,虽然前掠翼设计虽可以大幅度提升战机的机动能力,但由于其存在不可控制点,以及翼尖震颤的问题,导致其对于材料强度和飞控技术等方面的技术要求非常高。相比于较为成熟的可靠的后掠翼设计,前掠翼虽然外形科幻,但过高的技术要求使得即便是美俄等航空强国也对其望而却步。