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可變後掠翼飛機,為什麼不香了?
送交者: 三把刀 2025年02月05日16:31:57 於 [軍事天地] 發送悄悄話

可變後掠翼飛機,曾經紅極一時。

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從帥出天際的F-14“雄貓”,到F-111“土豚”......其實該把它倆掉個個,因為F-111才是歷史上首次全面生產的可變後掠翼飛機。

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接着還有蘇聯的米格-23、蘇-24,以及英國、德國、意大利聯合開發的龍捲風,後者甚至在海灣戰爭中都有過出色的表現。當然當然,可變後掠翼機型中也少不了大傢伙,美國的B-1B“槍騎兵”和俄羅斯的圖-160戰略轟炸機一直到現在都還在服役。可是,到了上世紀80年代,這種獨特的機型卻開始逐漸停止研發了,隨着退役的退役、報廢的報廢,可變後掠翼飛機,幾乎全面退出了歷史的舞台,為什麼?

要理解這個問題,我們得從源頭講起——可變後掠翼技術的起源.理解可變後掠翼飛機的重要性,需要追溯到1935年。當時,德國科學家阿道夫·布斯曼研究跨音速和超音速氣流對機翼的影響。他發現後掠翼可以延遲波阻,即興波阻力的出現,從而減少飛行中的空氣阻力。這一發現雖在當時被視為學術上的好奇,但後來卻成為超音速飛行發展的基礎。

那時所有的生產機翼都是直翼,與機身垂直,其主要目標是提供升力和穩定性。按照今天的標準,它們的飛行速度都很慢,超音速性能只是一個遙遠的目標。但在1930年代中期,隨着噴氣發動機的出現,這一目標變得更加接近現實,儘管當時很少有人知道現有的直翼技術不適合跨音速和超音速飛行。布斯曼發現,如果機翼向後掠,就能延遲波阻的出現——這是一種隨着機翼以音速飛行時急劇增加的空氣動力學阻力,將會導致音障的產生。這一點後來通過早期試驗得到了證實,當時的飛機由於興波阻力在機翼、機身和控制面上產生的劇烈振動而失控。

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二戰期間,德國進行了大量風洞測試,研究機翼在超音速速度下的表現,並將這些成果應用於實驗性飛機如Me P101和Me 163彗星。戰後,美國空軍發起了“LUSTY”行動——LUSTY,即德國空軍秘密技術的意思,開始捕獲並評估德國的航空技術,其中包括布斯曼的研究。布斯曼的研究被認為非常重要,它直接影響了波音B-47“同溫層堡壘”的設計。

1947年,阿道夫·布斯曼移居美國,開始在NACA,即NASA的前身工作,與羅伯特·T·瓊斯一起開發後掠翼、斜翼和三角翼。同時,美國空軍在巴伐利亞發現了一架未完工的噴氣動力Me P101,這架飛機採用了可變後掠翼設計。美國空軍詳細研究後,製造並飛行了自己的版本,成為1951年貝爾X-5的基礎。X-5是第一架能夠在飛行中改變機翼後掠角的飛機,儘管設計有效,但氣動布局上的缺陷限制了其發展。

可變後掠翼技術在20世紀60年代得到了廣泛應用。美國的F-111戰鬥轟炸機是世界上第一架投入生產的可變後掠翼飛機。這架飛機試圖滿足美國空軍和海軍的需求,儘管過程曲折,但最終還是成為經典機型。蘇聯也迅速開發了自己的可變後掠翼飛機,如蘇-17、米格-23、圖-22M和蘇-24。

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美國在F-111之後,推出了著名的F-14“雄貓”戰鬥機和B-1B“槍騎兵”轟炸機。蘇聯則在1981年製造了圖-160轟炸機,這是使用可變後掠翼技術的最後一款飛機。

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然而,70年代末和80年代初,航空技術取得了顯著進步。新型飛機如通用動力公司的F-16,在空氣動力學上基本就是不穩定,如果沒有計算機輔助飛行,它一秒鐘都沒法待在天上。但是,這種天生的不穩定,卻給了它更加敏捷的機動性。同時,在計算機飛控的加持下,也削弱了可變後掠翼設計的優勢。新材料、計算機輔助設計和飛行控制系統的發展,使得新型翼設計能夠實現可變後掠翼的大部分功能,而沒有其缺點。

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可變後掠翼飛機因其設計複雜、維護成本高和空間利用率低的問題逐漸被淘汰。更重要的是,隱形技術的需求排除了可變後掠翼設計。隱形飛機如F-117和B-2幽靈轟炸機依賴複雜的機身和翼形狀來減少雷達反射,而可變後掠翼由於機翼輪廓的不斷變化,無法達到真正的隱形效果。儘管B1槍騎兵在考慮其體型的情況下做得相當不錯,雷達截面積為10平方米,但與其繼任者B-2的0.1平方米相比相形見絀,後者的雷達截面積僅與大黃蜂差不多。

最後,答案便呼之欲出了,為什麼不再製造可變後掠翼飛機了呢——因為我們找到了更好的方法來完成相同的任務,而不需要複雜的機械結構,同時犧牲掉隱身性能。雖然客機從未使用可變後掠翼設計,但在美國超音速客機競爭的最初階段,為了與協和式客機競爭,波音1960年的SST原型機確實採用了可變後掠翼。然而,鈦合金機制過於龐大和沉重,達到2100公斤,這降低了航程和客艙空間,使其作為商用飛機不再具有經濟意義,波音因此改回三角翼設計,就像協和飛機一樣。但這幾乎使波音陷入財政困境,最終被取消,留下亞音速的波音747來重建公司的命運。

雖然可變後掠翼在80年代停止製造,但今天仍有許多在役的飛機,其中最著名的是B1B槍騎兵和圖-160。另外,今天的故事可能還會發生反轉。2022年,圖-160的現代化升級版圖-160M成功起飛並重啟生產,計劃在2022年交付兩架,並有10架還在訂貨中。哦,只能說,可變後掠翼,還有看頭哦。

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