為什麼俄羅斯的蘇式和米格式戰機都長的差不多,這種氣動佈局很優秀嗎?

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(蘇27三視圖)

蘇式戰機只有早期的米格21與蘇9類似,蘇9差不多就是米格21的放大版,主要裝備國土防空軍擔任截擊任務。而後蘇24與米格23採用了類似的可變掠翼設計,都是兩側進氣、單垂危佈局;但是兩者的差別還是很明顯:蘇24是雙座雙發的對地轟炸機,而米格23是單座的制空戰鬥機。而兩個設計局最相似的莫過於米格29與蘇27戰機,兩者同屬於蘇聯的第四代戰鬥機,服役時間都差不多,使用的機載武器也基本相同,從遠處看蘇27基本就是米格29的放大版。

(米格29三視圖)

蘇27與米格29最早源自於蘇聯對抗美國F15戰機的“PFI”計劃,也就是所謂的“先進戰術戰鬥機”,後來該計劃又分成兩個項目:TPFI與LPFI,T和L分別代表重型、輕型。最終TPFI項目造出了蘇27,LPFI項目造出了米格29;這也是為什麼兩者的氣動佈局非常相似的原因。當然兩者還是有一些不太一樣的地方:蘇27的邊條翼從機頭開始是向內呈弧線聯接到機翼;而米格29的邊條翼呈明顯的外凸弧線,與F18有些類似。蘇27的發動機間距更大而且有突出的尾錐,米格29的發動機間距小沒有突出的尾椎。

(米格29與蘇27邊條翼設計明顯不同)

蘇27和米格29採用相同的氣動佈局,證明這種氣動佈局有許多優勢的。比如這種中央升力體佈局帶來了額外的機體升力,這讓蘇27、米格29擁有很高的升力係數和亞音速升阻比,減輕了翼載提高機動性、提升了亞音速巡航效率航程增加。而間距較遠的動力佈局也避免了戰鬥時被一枚導彈摧毀兩個發動機的危險,提高了生存能力;也為後來安裝三維矢量噴管提供了便利。兩者採用的後緣後掠式機翼類似於初代噴氣機的後掠翼,但是也兼顧了三角翼的特點,這讓蘇27、米格29很好的平衡了亞音速機動與超音速性能。

(可控迎角缺陷困擾著蘇27)

然而這世上沒有完美的氣動佈局,蘇27、米格29的氣動佈局同樣有諸多缺陷。比如寬間距的發動機佈局帶來的滾轉慣量過大問題,讓蘇27的滾轉性能很差。在比如後緣後掠機翼天生的翼尖翼根氣流散發不同步,讓蘇27、米格29的可控迎角都很低,美國的F15可控迎角為30度,F18更是達到了60度;而蘇27、米格29的可控迎角只有28度,這讓蘇27、米格29無法充分發揮大離軸空空導彈的優勢。


軍情解析

拿蘇27的中央升力體舉個例子,這種氣動外形的確是有優勢的。

蘇27的最大升力係數和最大升阻比是超過了f15的,雖然領先幅度不大,但是這也是值得肯定的成就。但是,中央升力體帶來的劣勢也是異常明顯的,比如橫滾慣量過大,橫滾就很差。蘇27和f14,一對難兄難弟,在三代機中的橫滾倒數第一倒數第二。

而且,對於戰機的設計,並不能只從氣動外形來看,機體的結構,強度和材料也是很關鍵的。剛才我說了,最大升力係數和最大升阻比,蘇27是超過f15的,但是過高的空重導致蘇27的推比較低,翼載也很大。所以儘管在這方面對比f15有較小優勢,但是,綜合下來,穩盤,瞬盤,加速,爬升又都弱於f15。

而機體強度的劣勢就體現在,跨音速陷阱,這是飛行手冊上的圖,你可以明顯的看出速度在接近1ma時,蘇27過載的限制


英雄光

對蘇聯戰鬥機比較瞭解的人都能發現:無論是米格設計局還是蘇霍伊設計局,只要是同時期的產品,其外形都非常相似。

這是因為蘇聯的戰鬥機研發體系和美國有很大的區別。

很多人都覺得,美國航空工業牛逼,對吧?最直接的體現當然是他們的飛機性能好。但是如果仔細瞭解的話我們會發現:美國航空工業很吊,不僅僅是吊在有一支或幾支牛逼的設計團隊,而是吊在有一群,一群牛逼的設計團隊。而無論是前蘇聯還是今天的俄羅斯亦或是中國,全國上下能找出的設計先進戰鬥機的團隊就2-3支,沒更多的了。所以美國航空工業牛逼不僅僅是最高水平,而是整體水平也很好。

所以,美國研發戰鬥機,在方案規劃,佈局選擇上要自由的多。對應的是你能看到美國每一代戰鬥機選型階段,都有大量的外形各不相同的許多種方案。

而蘇聯則不一樣,蘇聯每一代戰鬥機的研發基本流程就是:蘇聯中央流體力學研究院研究出下一代戰鬥機所使用的佈局以及先進技術,然後各大設計局根據上頭欽定的佈局和使用的技術開發出原型機並競標。如此一來,既然米高揚和蘇霍伊都用的是相同的技術,那麼設計出來的飛機外形相似也就不難理解了。

而中國的戰鬥機研發體系則介於兩者之間。比如中國的五代機方案,601所和611所早在20世紀80年代就開始進行相關預研,比如進氣道,整體佈局的選用等等。中美在戰鬥機研發方面花費的財力差別是很大的。比如美國的ATF計劃和JSF計劃,都是決賽階段兩邊各自造出原型機競標,而中國的五代機方案,就是PPT競標然後造原型機試飛服役。

接下來說說MIG-29和Su-27採用的中央升力體佈局。這種佈局美國人也有相似的產品,就是F-14,F-14是採用中央升力體+可變後掠翼的。

中央升力體是一種非常優秀的佈局,升力特性很好。唯一的缺陷大概就是滾轉率要低一些,因為飛機橫向的質量散佈不那麼集中。用在四代機上是很好的,用在五代機上也還行,只是隱身方面要差點。但是中央升力體絕對沒有可控迎角差的問題,不然Su-27怎麼做眼鏡蛇?


貞觀防務

蘇聯有個中央流體力學研究院。它主要做基礎理論研究和應用研究。軍方提出戰術要求和性能指標。研究院尋找滿足指標的一些氣動外形,推薦給設計局。

這有點像美國的NASA。NASA也接受飛機公司的問題,給出解答。比如三角翼的F-102跨音速阻力極大,雖然比F-100試飛早,卻使其無法超過音速。NASA研究出來面積率。結果F-102修改設計後順利超過音速。

當年就是提供了有尾三角翼佈局,設計出二倍音速戰鬥機。後來搞出一個升力機身佈局,產生米格-29和蘇-27。這種佈局把邊條翼和翼身融合體有機的結合起來,增加了升力,降低了翼載,提高了低速性能,降低了起飛和著陸速度。機身和機翼結構一體化,提高了強度。大迎角飛行時進氣效果好,機腹空間大,便於安排武器掛載。基本上達到了隱身戰鬥機以前的巔峰。以前相似的有美國的SR-71,F-14,都是性能優異的飛機。


天明遙遙山海關

米格-29和蘇-27外形上是如此的相似,甚至到了不在一張圖上很多網友甚至很難區分到底是蘇-27還是米格-29。那麼為什麼米格-29和蘇-27會如此的相似呢?主要是因為這兩個戰機都是一個思路研發設計出來的。這個思路就是大名鼎鼎的毛熊中央流體動力學院提出的,正是這個中央流體動力學院主導了毛熊三代機的氣動外形設計。

當年為了應對美帝“邪惡”的、高性能的F-15、F-16戰機,到底應該使用什麼樣氣動外形設計,毛熊體制內的各設計局紛紛拿出自己的方案,意見始終無法統一。最終問題交到中央流體動力學院這裡,靠嘴巴說是無法統一各方大拿們的意見的。1970年在召集各方大拿參加的會議上,中央流體動力學院提出了關於三代機的三個設計方向,一是要利用機翼上表面形成的渦流增加升力;二是採用可變機翼前緣技術;三是採用扁平的機身外形。由於毛熊當年設計時的航電技術不足以支撐使用F-15、F-16那樣先進的航電火控技術,妥協犧牲的結果只好在氣動外形上下功夫。同時由於毛熊通過研究發現大量的空中纏鬥狗鬥都是在中低空環境和亞音速條件下進行的,所以未來的三代機要加強該環境、條件下的持續纏鬥能力和高機動能力。


正是在這樣的設計思路下,最終讓人驚豔的蘇-27和米格-29這對看起來無比相似的戰機橫空出世,都採用了扁平機身、翼身下大間距外掛發動機、翼身融合的升力體設計,氣動外形設計一脈相承。至於是否優秀,以毛熊的科研水平已經足夠優秀了。


紫龍防務觀察

米格和蘇霍伊同時代的飛機明顯具有類似的氣動佈局 例如 米格21/蘇9; 米格23/蘇24; 米格29/蘇27。氣動這東西需要大量基礎研究,實驗和優化,各個設計局歌搞一攤效率並不高。蘇聯時期有中央流體力學研究院。由研究院探究氣動佈局的發展方向,提出研究成果,各設計局在這個基礎結論上再細化設計自己的成果。所以會造成這種近親現象。


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