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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  


 
  平尾 在後機身的氣動面設計上,FC-1將切尖的直軸平尾布置在後邊條的外側,在稍靠前的後邊條下方布置腹鰭,同樣切尖的垂尾位置也較平尾靠前。一直以來我國的戰鬥機設計中都師法前蘇聯的平尾布局,采用轉軸相對機身縱軸成一個夾角的斜軸平尾。斜軸平尾的轉軸順平尾後掠方向,因此即使平尾有很大的後掠角,轉軸仍然得以布置在平尾厚度較大的位置結構上比較有利,而且轉軸處于平尾的亞音速壓心與超音速壓心之間,鉸鏈力矩較小,而且跨音速變化不大,這是斜軸平尾的主要優點。但是西方設計戰鬥機時多采用轉軸垂直機身縱軸的直軸平尾,既然反其道而行之,直軸平尾自然享受不到斜軸平尾的那些好處,通常轉軸不能布置在厚度最大處,對于使用大後掠設計較爲不利,而且鉸鏈力矩較大。但是直軸平尾也有自身的好處,主要是斜軸平尾由于轉軸斜置,隨平尾偏度增加平尾效率下降而且出現非綫性,而直軸平尾則有較好的大偏度效率,而且基本保持綫性變化。

  從結構考慮的話,直軸平尾只需要通過一個加强框安裝,而斜軸平尾需要兩個加强框承力,而且存在一個縱向力矩,顯然直軸平尾有利于减輕機身結構的重量。考慮到現代戰鬥機多數使用中等前緣後掠角,而且强調大迎角的配平能力,直軸平尾的優點顯得較爲明顯,包括俄羅斯第三代戰鬥機在內的所有正常布局現代先進戰鬥機都采用了直軸平尾。但是直軸平尾另有一個缺點,就是直軸平尾後掠角較小,而且爲了保證根部厚度,往往根梢比較大,所以顫振特性比較差,通常采用切尖方式解决,FC-1飛機也是采用這種方式。但是稍低于翼弦平面的平尾處于機翼的尾迹中,尾迹的壓力脉動也可導致平尾顫振,我國台灣省自制的F-CK-1戰鬥機便因此發生過事故,所以也有很多飛機將平尾作一定角度的下反,F-16就是這樣,F-CK-1在發生事故後也采取了下反平尾的設計。後邊條下布置腹鰭的做法與米格-29的早期原型機類似,SU-27飛機也是同樣的設計,相比F-16的腹鰭設計,這種相隔較遠的腹鰭能够避免互相幹擾,效率較高,阻力較小,但是腹鰭受力要先傳遞到後邊條上,然後才有後邊條傳到機身加强框,比F-16那樣直接傳給機身加强框要稍重一些。

  與這種細微處往往可見飛機設計幷不一定有一個確定的最優設計,常常會做一些權衡取舍來獲得需要的結果。當時FC-1飛機的垂尾設計比較普通,垂尾較平尾靠前是爲了避免大迎角平尾尾迹的遮蔽影響垂尾效率,較高大的垂尾也有利于提高大迎角方向安定性,方向舵的鉸鏈綫後掠角較小也可以改善大迎角效率,但是超音速的效率就比較低。垂尾的頂端爲了防顫振作了切尖處理,垂尾根部有一條厚度較大的背鰭,背鰭內容納方向舵作動器,背鰭向前延伸較長,在氣動上有類似邊條的效果,大側滑角時的背鰭渦有利于提高垂尾和方向舵的效率。背鰭向後延伸出减速傘整流罩,减速傘艙伸出垂尾後緣較遠,相比是爲减少底部阻力而作的整流考慮。(未完待續)(來源:《現代兵器》雜志)


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