| “λ形”翼,沈飛怎麼敢用到“六代”機上? |
| 送交者: 一劍破天 2025年04月04日15:10:45 於 [軍事天地] 發送悄悄話 |
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最近總有人拿個W君第一次看到成飛新機的截圖黑W君,網友發來的第一張試飛圖,過於魔幻,所以W君就直接回復了一句“假的”。其實,很多東西還是得看官宣。畢竟前兩天沈飛和成飛的飛機是在試飛,但是沒有任何官方消息說明這是什麼。所以過多的猜測、推測實際上也就是消費大家的情緒了。 不過既然已經驗證了的確是有飛機在天上飛,而不是無聊網友做出的CG視頻,那麼就不妨礙我們僅僅對看到的東西展開聊一聊了。 首先,咱們可以說說沈飛的這架新機。 咱們暫且不論沈飛的這架新機是不是六代機,只看機翼。很多人會覺得“沈機”的機翼特別的怪異。這個機翼的翼形叫做“蘭姆達”翼,來源是希臘字母λ(讀作ˈlæmdə,Lamda),很多人希臘字母不熟悉,所以就乾脆叫做“蘭姆達翼”了,其實就是希臘字母λ的發音。為什麼這種翼形叫做λ翼呢?主要是因為機翼的後邊緣被削掉,形狀類似於希臘字母λ,才被叫做λ翼。並不是像有的自媒體說的是是一個英國的叫做蘭姆達的工程師的設計。 另外要說,一句的是我們的λ翼的翼形應用並不是世界第一的。早在1950年代瑞典的Saab J-35“龍”式戰鬥機就使用了λ翼的構型。只不過比咱們的翼形消去的面積很小,算是一個勉強的λ翼。 除此之外在軍用戰鬥機裡面λ翼就極為稀有了,大多數λ翼只在概念研究中出現,並沒有真正的大範圍應用。美國也僅僅生產過一型F-101“巫毒”戰鬥機採用了這種特殊的機翼形態。 和戰鬥機的設計在λ翼翼上相對保守的狀況不同,反而是在民航客機上λ翼的使用相當多。如果仔細去找,我們會發現很多客機的機翼後緣是呈現出λ翼結構設計的。 為什麼會這樣?這就得和機翼的氣動結構來放在一起看了。 如果看到一個機翼的氣流場我們就會發現機翼上的空氣並不是均勻的,而是會形成湍流,在有些位置上可以說是有機翼不如無機翼,因此我們就需要根據機翼的翼形和氣流結構對機翼進行修形,讓一些無用的甚至起反作用的氣流脫離開機翼的範疇。最簡單的方法就是切下一塊機翼讓機翼從物理上躲開這些亂流。 民航客機在設計的時候往往更注重油耗,航空公司總是希望降低航線上的航空燃油成本,畢竟省下來的錢就是利潤,因此這種可以降低波阻的λ翼在一段時間內就成了飛機設計師的小心思被有限度的用在了客機上。 但是軍方老爺們是不太會考慮戰鬥機的油耗的,那麼不去用λ翼就必定有緣故了。戰鬥機和相對低速的民用客機不同的是往往會追求高速性能。缺了一大塊的λ翼在戰鬥機翼設計上的缺失就一定有着自己的問題所在。畢竟任何設計都是一體兩面的,λ翼有着降低波阻的優點,那麼也必然會有其致命的問題——不然的話那麼好的東西幹嘛不敢用? 不出意外的就要告訴大家λ翼是有致命缺點的。 這裡面就有兩個致命缺點等着飛機設計師了,我們來說一個生活中大家都會遇到的事情,如果我們去彎折一根喝水用的吸管或者彎折一根用過的圓珠筆芯,那麼在第一次彎折成功後,展開後無論怎麼彎折基本上再次被折彎的點都是出現在最初的折彎點。這就是應力集中效應和塑性變形的記憶效應。所以,我們看λ翼會發現什麼呢?這種機翼人為的做出來了一個折彎點。當機翼前緣受到阻力向後彎曲的時候,λ翼的折彎區域就是一個典型的應力集中區域而且由於機翼的內緣是向前的這就大大的加劇了應力的積累。 所以自F-101之後λ翼好處再多美國軍方都沒敢用在以“勇猛精進”著稱的戰鬥機上,就是怕機翼承受不住高速飛行高G力機動時候給機翼帶來的巨大應力。即便是F-101,被設計成λ翼也是有原因的。這架“戰鬥機”在設計之初是美國上世紀40年代初到50年代末的一個概念叫做“滲透戰鬥機(Penetration Fighter)”,突出的特點就是需要伴隨轟炸機進入敵方本土進行轟炸任務,它的角色就是在轟炸的過程中保護美國的轟炸機不受到對方戰鬥機的攻擊。於是麥克唐納就在XF-88的基礎上給飛機加上了λ翼,一下子讓飛機可以利用機內的燃油飛行2450公里,搞出了F-101。
這種設計就引入了λ翼的隱患,以至於後來F-101大部分時間都沒有被視為一架合格的戰鬥機被部署在制空權爭奪的任務中,反而是因為其較大的航程被迅速的發展成了RF-101,而作為一型偵察機使用了。 所以在西工大的航空博物館裡面其實還有RF-101的殘骸的,展現的正是RF-101的λ翼結構。 那麼現在λ翼的使用在美國對上了嗎?——就是為了省油,這一點和航空公司的思路都是一樣的。最近美國在他們研製的XQ-58A“女武神”忠誠僚機和RQ-107上都使用了λ翼的設計。 其實都是老思路,在機內燃油無法增加的基礎上,通過氣動布局的改變達到延長航程的設計。 我們自己也有無偵-11也是採用類似於RQ-107的設計。 這裡我們要注意到是即使是美國也沒敢把λ翼真正的用在戰鬥機上。而是和我們的偵-11一樣不約而同的用在了機動性要求很低的無人偵察機上,女武神忠誠僚機這件事吧……其實是要趴窩的咱們就暫且不論了。 那麼既然美國人不敢將λ翼放在戰鬥機上,我們怎麼去認為沈飛有這麼大的膽量將λ翼用在戰鬥機上呢? 所以,我們得懷疑一下了,“沈飛”在26日放出來的這架飛機到底是不是第六代戰鬥機?很多人心裡的伯勞鳥到底是真香還是作秀?當然了,還是之前W君的觀點,沒有任何官宣的情況下,我們也只是看到了一架沈飛的實驗機型在殲-11的伴飛下飛行。“她”到底是什麼全中國真正知道的人沒幾個。我們又憑什麼認為這是六代機呢?其實連這架飛機是偵察機、還是忠誠僚機、或者是戰鬥機這樣的用途大家都沒看清楚——怎麼就“沈飛六代戰鬥機”了? 對此,W君就有三個觀點要說了,注意啊!是觀點! 第一,“沈機”並不是一架戰鬥機而是一架忠誠僚機,它要比“成機”小很多,但有超長的續航航程可以伴隨“成機”或者殲-20實現遠程護航協助的飛行任務。在小飛機內機內燃油不能裝太多的前提下,這個λ翼的設計是更為合理的。 第二,“沈機”是一架航程超遠的超重型戰鬥機。為了攜帶大量彈藥犧牲了部分機內燃油空間,採用λ翼進行彌補航程上的缺失。 第一個觀點和第二個觀點看起來比較矛盾對吧?但是飛機這東西在天上飛,又沒有近距離參照物,我們是很難確定這架飛機的具體大小的,它可能很大,也可能很小。所以現在猜測這架飛機的尺寸還是為時過早。 第三個觀點是——“沈機”是一架新型號戰鬥機。 如果是,其實是我們材料學上的突破或者是我們結構工藝上的突破,這點是很振奮人心的,但是我們有極大可能實現的。 其實對於機翼的研究我們一直沒有停下腳步,在2023年南京航空航天大學的“飛行器先進設計技術國防重點學科實驗室”(這名字就這麼長……汗一下吧)曾經對λ翼發表過相關的學術論文,其主要的討論要點就是λ翼的結構優化的。 這裡就還得多一嘴其實無論是美國的F-101還是XQ-58A“女武神”還是RQ-107甚至是我們的無偵-11在實現λ翼的時候都有“投機取巧”的設計在裡面。以RQ-107為例,在伊朗捕獲的RQ-107的還原結構中我們會發現,這架飛機的翼肋骨架部分在後緣折點點位置上有一根加強筋骨架。 骨架志傑接到了機翼前緣,這樣就在機翼上形成了一個穩定的受力結構。同時這根骨架又收到了機身主框架的約束,將應力可以釋放轉移到機身的主框架上。因此即便是機翼在應力的作用下向後翻折實際上擠壓的是機身主梁,這個設計來源於洛克希德在L1011上的設計(RQ-107也是洛克希德的產品) 實際上都是利用了一個通體結構對λ翼的應力做出轉移和削減。我們再仔細看XQ-58A以及無偵11我們都可以發現這兩架飛機都可以利用通體結構傳遞應力。而在“沈機”上這件事做不到,中央的結構框架需要為巨大的武器艙、發動機艙預留出足夠多的空間,這樣就成了利用結構設計消除應力上的一個攔路虎。 按照剛剛提到的南航實驗室的研究的研究結果,骨架採用了逆向的拉伸肋來分散應力。 注意上圖,外翼內的骨架既不與機身方向平行也不與機翼外緣平行而採取了一個相當怪異的骨架結構。或許也就因為這個結構設計讓骨架的應力得以分散。這樣才能夠真的做到不依賴通體梁將應力控制在合適的範圍上。 這是其一,另外還有一點則是沈飛在幾年前就已經掌握了大型框架的激光3D打印技術。 有可能在戰鬥機框架的構建過程中來解決λ翼結構應力的問題。 當然了,這兩個設計或許會同時作用於“沈機”才讓沈飛有膽子來實現美國人沒有辦法真正實現的戰鬥機機翼結構。 不過,這裡還得潑個冷水,南航實驗室的論文是在2023年發表的,咱們的成果轉化周期一般是5-10年。最新的設計能不能真正用在“沈機”上是一個不太確定的事情,所以,大家別認為W君第三觀點是有戰鬥機的可能性就覺得“沈機”會很快落地出現在明年或後年的閱兵式上。 但如果真是論文中透露出的機翼參數的話: 那“沈機”的設計目標其實就已經開始透露出來了,半機翼面積28平方米,巡航飛行速度馬赫1.65、巡航高度12000米。這是一個很典型的用作□□□□上□□□具備□□□用途的戰鬥機,那啥殲-15哪裡產的? 最後再說一遍,提了三個觀點,注意!是觀點不是事實! |
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