作战飞机的气动布局

    气动布局就是指飞机的各翼面,如主翼、尾翼等是如何放置的,气动布局主要决定飞机的机动性,至于发动机、 座舱以及武器等放在哪里的问题,则笼统地称为飞机的总体布局。

    苏－27的边条使之具有不亚于鸭式布局飞机的大迎角飞行操纵性,以至于可以做出“普加契夫眼镜蛇”这样的高难度动作。我们看到任何一架飞机,首先注意到的就是气动布局。

    飞机的设计任务不同,机动性要求也不一样,这必然导致气动布局形态各异。现代作战飞机的气动布局有很多种,主要有常规布局、无尾布局、鸭式布局、三翼面布局和飞翼布局等。这些布局都有各自的特殊性及优缺点。

常规布局

    自从莱特兄弟发明第一架飞机以来,飞机设计师们通常将飞机的水平尾翼和垂直尾翼都放在机翼后面的飞机尾部。这种布局一直沿用到现在,也是现代飞机最经常采用的气动布局,因此称之为“常规布局”。

    20多年前,研究人员发现,如果在机翼前沿根部靠近机身两侧处增加一片大后掠角圆弧形的机翼面积,就可以大为改善飞机大迎角状态的升力。这增加的部分在我国一般叫做“边条”。新式战斗机很多都采用这种布局,如俄罗斯的米格－29、苏－27、美国的F－22、F－16、F－18等。只要看到一型飞机采用了边条的设计,就可推测到这型飞机是强调近距离格斗性能,适合大迎角、大过载机动飞行的。

    美国的飞机一直钟情于常规布局。虽然美国通过X－31试验机已经获得了鸭式布局设计的要领,但在新一代战斗机F－22亮相时,大家看到的仍然是常规布局。

无尾布局

    通常说的“无尾布局”,是指无水平尾翼,垂直尾翼还是有的。这种布局,在第二次世界大战时就开始实用了。德国的火箭动力战斗机Me－163就是这种布局。60年代采用这种 布局的飞机比较多,如法国的“幻影”Ⅲ、美国的F－102、F－106、英国的“火神”式轰 炸机等。在无尾布局的飞机上,副翼兼顾了平尾的作用。省去了平尾,可以减少飞机的重量和阻力,使之容易跨过音速阻力突增区,其缺点主要是起降性能差。

    无尾布局的飞机高空高速性能好,适合做截击机用。但其低空区音速机动性能差,不符合现代飞机发展趋势,正逐渐被鸭式布局所取代。

鸭式布局

    鸭式布局,是一种十分适合于超音速空战的气动布局。早在二战前,前苏联已经发现如 果将水平尾翼移到主翼之前的机头两侧,就可以用较小的翼面来达到同样的操纵效能,而且前翼和机翼可以同时产生升力,而不像水平尾翼那样,平衡俯仰力矩多数情况下会产生负升 力。早期的鸭式布局飞起来像一只鸭子,“鸭式布局”由此得名。

    采用鸭式布局的飞机的前翼称为“鸭翼”。战机的鸭翼有两种,一种是不能操纵的,其功能是当飞机处在大迎角状态时加强机翼的前缘涡流,改善飞机大迎角状态的性能,也有利 于飞机的短矩起降。真正有可操纵鸭翼的战机目前有欧洲的EF－2000、法国的“阵风”、瑞典的JAS－39等。这些飞机的鸭翼除了用以产生涡流外,还用于改善跨音速过程中安定性 骤降的问题,同时也可减少配平阻力、有利于超音速空战。在降落时,鸭翼还可偏转一个很 大的负角,起减速板的作用。据称,俄罗斯下一代的飞机也考虑使用鸭式布局。

三翼面布局

    在常规布局的飞机主翼前机身两侧增加一对鸭翼的布局称为“三翼面布局”。俄罗斯的苏－34、苏－35和苏－37都采用这种布局。美国在F－18上也试过这种布局,但没有发展 为生产型号。

    三翼面布局的前翼所起的作用与鸭式布局的前翼相同,使飞机跨音速和超音速飞行时的 机动性较好。但目前这种布局的飞机大多是用常规布局的飞机改装成的。三翼面布局的缺点是增加了鸭翼,阻力和重量自然也会增大,电传操纵系统也会复杂一些。不过这种布局对改 进常规布局战机的机动性会有较好的效果。

飞翼布局

    早在二战期间,美国和德国就开始研究这种布局的飞机。现代采用飞翼布局的最新式飞机,就是大名鼎鼎的美国B－2隐型轰炸机。由于飞翼布局没有水平尾翼,连垂直尾翼都没有,只是像一片飘在天空中的树叶,所以其雷达反射波很弱,据说B－2在雷达上的反射面 积只有同类大小飞机的百分之一。

    过去,飞机没有电传操纵系统,也没有计算机帮助飞机员操纵飞机,因此,飞翼式飞机的飞行控制问题一直难以解决。现代化的B－2采用一套新式的副翼系统来进行方向操纵 (请参照上一期今日军事的B－2图片)。这种副翼由上下两片合成,两片副翼可以分别向 上或向下偏转,也可以两片合起来同时向上或向下偏转。当飞机需要转向时,一侧的副翼就张开,增加这一侧机翼的阻力,飞机就得到了偏转的力;如果飞机两侧副面张开相等角度, 两侧机翼都增加阻力,就起到减速板的作用;如果副翼面上下两片结合起来一齐偏转,机翼一侧的副翼向上,另一侧的副翼向下,则起副翼作用,使飞机倾斜;如果左右两侧的副翼同 时向上或向下偏转,则这对副翼就能发挥升降舵的作用。这种多功能舵面主要用来保持或改 变飞机的航向,所以称为“阻力方向舵”。

    类似B－2这样的飞翼布局,其空气气动力效率高、升阻比大、隐身性能好,但机动性差、操纵效能低,所以这种局面目前只适用于轰炸机。