殲10B戰(zhàn)斗機(jī),采用了先進(jìn)的PESA雷達(dá)和航電設(shè)備,加強(qiáng)了機(jī)身,成為第一款國產(chǎn)空戰(zhàn)轟炸雙重戰(zhàn)斗機(jī)
由于成都所當(dāng)時(shí)主要任務(wù)是發(fā)展J10戰(zhàn)斗機(jī),所以,新一代雙發(fā)戰(zhàn)斗機(jī)主要由北方所承擔(dān),但是為了預(yù)防風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)讓成都所也提供了一個(gè)備選的方案。這些古老的研究方案現(xiàn)在逐漸有資料公布,北方所主打研究的中等后掠角切尖三角翼正常布局的飛機(jī)是當(dāng)時(shí)認(rèn)定最有希望的發(fā)展方向,成都所所提供了一個(gè)兩側(cè)進(jìn)氣的鴨式布局雙發(fā)方案作為參考。1990年ATF計(jì)劃驗(yàn)證機(jī)亮相,YF22,YF23魔幻的外形和拋離所有國家的先進(jìn)理念對(duì)研究形成影響,新一代飛機(jī)也被加入考慮隱身方面的要求,1992年中俄達(dá)成一系列航空技術(shù)合作協(xié)議,其中一項(xiàng)合作是基于新一代飛機(jī)的氣動(dòng)布局研究。之后幾年,國內(nèi)對(duì)之前的成果做了一個(gè)總結(jié),對(duì)北方所的92,93方案和后來補(bǔ)充的新93方案進(jìn)行了結(jié)題。
殲9戰(zhàn)斗機(jī)是成都的戰(zhàn)斗機(jī)的鼻祖,殲10和殲20都在上面發(fā)揚(yáng)光大,專心做一個(gè)布局不動(dòng)搖是成都成功之道
重新開始的新一代研究是個(gè)全國大布局的協(xié)作,老大所作為學(xué)術(shù)小組領(lǐng)導(dǎo)者總體牽頭,具體分工上,正常布局和三翼面布局方向,由沈陽,北航,中央流體主要負(fù)責(zé),鴨式布局由成都所,626所,西工大承擔(dān)?;A(chǔ)研究由沈陽,北航,南航,中央流體負(fù)責(zé)。這項(xiàng)計(jì)劃6沈陽所研究了從新93發(fā)展而來的常規(guī)布局K94,K96方案,然后又研究了三翼面的K96和K98方案,其中K98方案實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)最佳,在世紀(jì)之初形成一個(gè)飛機(jī)基本設(shè)計(jì)方案;而成都所則主要研究鴨式布局,他們的研究主要在國內(nèi)完成,626是主要合作單位,成都主要嘗試了邊條在鴨翼前和在鴨翼以后的布局,從而獲得96和98兩個(gè)布局,最后一個(gè)邊條在鴨翼后的方案最佳。
新世紀(jì)初對(duì)外氣動(dòng)布局研究基本結(jié)束,飛機(jī)進(jìn)入到實(shí)際原型機(jī)設(shè)計(jì),北方所工作進(jìn)度較快,短短幾年就完成基本設(shè)計(jì),制造了一個(gè)全尺寸模型,這個(gè)巨大的飛機(jī)模型是第一次向外界展示中國絕密的隱身的先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)模型,一時(shí)之間聲名大噪,許多國家高層領(lǐng)導(dǎo)和軍隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)都參觀過,并給予高度評(píng)價(jià),最后沈飛獲得一個(gè)前無古人后無來者的純以設(shè)計(jì)方案就作為成果的部級(jí)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。
僅僅憑借PPT和木頭模型就獲得無數(shù)好評(píng),輕易喪失了判斷力,沈陽上下都一副板上釘釘?shù)某孕?/p>
2008年前后幾年,國內(nèi)真正的最后的刺刀見紅的四代機(jī)競(jìng)爭(zhēng)開始了,沈飛的決定以最擅長的三翼面設(shè)計(jì)“雪鸮”參與競(jìng)爭(zhēng),這個(gè)設(shè)計(jì)在四代機(jī)氣動(dòng)階段是綜合性能最好的一個(gè),而成都所以傳統(tǒng)的鴨式布局“威龍”參與競(jìng)爭(zhēng),盡管沒有美國ATF那樣真的造個(gè)驗(yàn)證機(jī)出來PK一遍,但這次競(jìng)爭(zhēng)是國內(nèi)首次采用競(jìng)標(biāo)式的戰(zhàn)斗機(jī)研制對(duì)飛機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)不僅進(jìn)行理論評(píng)議,還要進(jìn)行一定程度的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果最后大家都知道了,成都所又一次臨場(chǎng)大翻盤,威龍成為最后的J20,呼聲最高,影響最大的雪鸮惜敗。
23m長的大家伙,總師認(rèn)識(shí)技術(shù)潮流有偏差,重機(jī)動(dòng)輕隱身,采用了太復(fù)雜的氣動(dòng)設(shè)計(jì),最終慘敗
做一個(gè)事后諸葛亮,我們來看看雪鸮的氣動(dòng)布局。
三翼面布局,是在常規(guī)布局基礎(chǔ)上增加一個(gè)前翼,和現(xiàn)在廣為傳播的說法不同,三翼面布局和同樣有前翼布局的鴨式布局其實(shí)一點(diǎn)關(guān)系都沒有,兩者氣動(dòng)現(xiàn)象和氣動(dòng)規(guī)律幾乎完全不同。三翼面布局最初是常規(guī)布局在從靜安定飛機(jī)跨入靜不安定飛機(jī)時(shí)采用的一個(gè)臨時(shí)的研究布局,簡(jiǎn)單的在現(xiàn)有飛機(jī)機(jī)翼前加裝一對(duì)全動(dòng)的小翼,以為在原氣動(dòng)中心前增加了升力面積,升力中心前移,就會(huì)造成飛機(jī)從靜安定的變?yōu)殪o不安定的,F(xiàn)-4CVV,F(xiàn)-16ATFI,F(xiàn)-15MACT,F(xiàn)-8IIACT 都是這樣的改進(jìn)路子,這些飛機(jī)都是研究的試驗(yàn)品。
美國最早將F15改成三翼面戰(zhàn)斗機(jī),引領(lǐng)了世界潮流,結(jié)果俄羅斯和我國紛紛跟進(jìn)
俄羅斯蘇30戰(zhàn)斗機(jī),采用了三翼面,機(jī)動(dòng)性有不少提高,這也是沈陽采用三翼面的促進(jìn)因素之一
雪鸮的氣動(dòng)布局采用了CARET尖劈乘波固定進(jìn)氣道,尖細(xì)窄邊條,前翼,雙后掠機(jī)翼,平尾,雙外傾垂尾。從氣動(dòng)布局上來說,三翼面布局的基礎(chǔ)還是正常布局,前翼位于機(jī)翼和邊條之間,和鴨式布局不同,三翼面的前翼有調(diào)整飛機(jī)氣動(dòng)中心的作用,因此不能讓前翼處于失速狀態(tài),一旦象近距耦合鴨翼一樣先失速,那么飛機(jī)氣動(dòng)中心會(huì)立刻后移,飛機(jī)會(huì)立刻變的遲鈍,加大平尾的配平壓力,所以,在三翼面氣動(dòng)布局中,前翼的控制規(guī)律是要保證前翼的升力不能發(fā)生大的波動(dòng),所以它很多時(shí)候都是象前緣襟翼一樣下偏,由于機(jī)翼的上洗,前翼即便是下偏,其真實(shí)迎角也是正的。
雪鸮模型,明顯看出采用了類似F22的機(jī)頭,進(jìn)氣道和機(jī)身設(shè)計(jì),升力控制面采用三翼面
帶大邊條的三翼面布局,邊條在前翼之前,在大迎角時(shí),邊條渦可以推遲前翼的失速,前翼的偏轉(zhuǎn)可以一定程度平衡和調(diào)整邊條渦產(chǎn)生的升力線性升力斜率,邊條渦結(jié)合前翼下洗流,不僅可以延遲邊條渦破裂的時(shí)間,而且可以讓渦流在很寬的迎角范圍保持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的強(qiáng)度,所以三翼面布局可以在很大的迎角范圍獲得可控制的能力,但是這個(gè)取決于飛機(jī)總體的設(shè)計(jì)和飛控的設(shè)計(jì),通常的帶大邊條的正常布局可用迎角一般在26度左右,可控迎角30度以內(nèi),先進(jìn)控制的飛機(jī)可以達(dá)到45度,三翼面飛機(jī)可以比較容易的達(dá)到60度迎角可控,極限情況下90度迎角都有還具有一定控制能力。
三翼面布局在低空遇到不穩(wěn)定氣流時(shí),氣流先通過前翼產(chǎn)生升力趨勢(shì),而這種趨勢(shì)和機(jī)翼的趨勢(shì)相反,而氣流到了機(jī)翼,又和前翼和平尾相反,到了平尾,和前面兩個(gè)翼面相反,因此,三翼面有天生的穩(wěn)定紊亂氣流的能力,適合低空飛行。三翼面布局多了一個(gè)翼面,屬于高升力布局,但是,由于前翼和機(jī)翼相互間有干擾,三翼面布局升力系數(shù)高,阻力系數(shù)也高,它可以允許飛機(jī)設(shè)計(jì)師選擇較大的翼載荷,設(shè)計(jì)較小的機(jī)翼,但是它比常規(guī)布局更依賴發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。
俄羅斯的三翼面飛機(jī)經(jīng)常做飛行表演,機(jī)動(dòng)性很不錯(cuò),但是特別坑發(fā)動(dòng)機(jī),推力小玩不轉(zhuǎn)
回到雪鸮,因?yàn)轱w機(jī)阻力比其他布局都大,因此設(shè)計(jì)師想從機(jī)翼上做文章,但是機(jī)翼設(shè)計(jì)是非常重要的,它決定一架飛機(jī)的基本性能,不管是常規(guī)布局,還是三翼面布局,機(jī)翼在40度左右的前緣后掠角是最佳性能區(qū)域,但是要飛機(jī)超音速阻力小,要么大幅度減小機(jī)翼面積,結(jié)果是機(jī)動(dòng)性變差,要么是增大機(jī)翼前緣后掠角,601的設(shè)計(jì)師想了一個(gè)折衷的主意,他們采用了一種古老的機(jī)翼設(shè)計(jì),雙三角翼,這種設(shè)計(jì)在J7E上就被采用了,它是邊條翼氣動(dòng)布局的前身,機(jī)翼由大后掠角的內(nèi)段,和小后掠角的外段構(gòu)成,它的阻力介于兩者單一后掠角之間,升力大于單一的后掠角機(jī)翼,嚴(yán)格的說,這種古董設(shè)計(jì)技術(shù)有點(diǎn)逆科技潮流,因?yàn)殡p三角翼的效果其實(shí)后來的邊條加機(jī)翼的組合已經(jīng)能更好的完成了,在有邊條的情況下采用雙三角翼的效益并不明顯。
成都?xì)?E戰(zhàn)斗機(jī)采用雙三角翼,大大提高了機(jī)動(dòng)性和航程,也深深打動(dòng)了沈陽的設(shè)計(jì)師
雪鸮的氣動(dòng)布局有一個(gè)巨大的難題,邊條從進(jìn)氣道唇口開始,然后要累加前面邊條,前翼,機(jī)翼,平尾,這一串氣動(dòng)元件必須串列在一條直線上,這讓飛機(jī)長度變得非常長,尤其是雙三角翼的翼根弦長更大,加劇了這個(gè)矛盾,最終601的雪鸮是一個(gè)長度超過23米甚至24米以上的龐然大物,飛機(jī)比J82,蘇27還要長的多,這樣一來飛機(jī)就更重,需要更強(qiáng)大的飛機(jī)推力。
和最后的J20相比,雪鸮構(gòu)形復(fù)雜,飛機(jī)尺寸巨大,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)依賴高,必然導(dǎo)致最后的飛機(jī)成本高,超音速巡航性能低,飛機(jī)的推重比低,進(jìn)而影響機(jī)動(dòng)性,另外隱身控制方面601對(duì)技術(shù)的掌握和理解程度有所偏差,對(duì)飛機(jī)隱身方面設(shè)計(jì)優(yōu)化不足,幾乎是必然輸?shù)袅烁?jìng)爭(zhēng)。
當(dāng)年沈陽和蘇霍伊設(shè)計(jì)局關(guān)系緊密,設(shè)計(jì)師受其影響很大,對(duì)于隱身的要求也類似,推出的飛機(jī)都是不隱身的怪物
有美國和法國的同行最后看到了新聞和公開的論文資料以后感嘆說,601所選擇了一堆落后的氣動(dòng)技術(shù)堆積出一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)先進(jìn)飛機(jī)的架構(gòu),輸在了起跑線上。
評(píng)論