为什么俄试战机的机头和机身都是有一个很大的向下角度?

悄悄瞄一眼

首先是飞行员视野,机头下垂,这样飞行员能有较好的视野,实际上米格29和苏27的气动设计一样但是机头低的不多,后座就需要有一个潜望镜。

第二,就是苏27的边条翼从机头开始,这样机头向下就会有较好的大迎角性能,飞起来的时候,战机就一直有一个迎角,这样有利于战斗机空战。

第三,就是向下的机头,对进气道的空气有预压缩作用,尤其是在低速大迎角时,优势比较大。



至于苏27的发动机像挂上去的,那就是中央升力体布局。两个发动机短舱之间留出一个1米左右宽的气流通道,这个从机头到机身的气流通道可以使飞机的气动阻力大幅度减小,增加航程。如果把发动机短舱去掉就能看到整个苏27是一个很扁飞机,这就是高速设计。因为苏27要兼顾高速和大航程,但是发动机性能又比美国的差,而且电子行业也差,所以航电比F15重了好几倍,达到2.2吨,其中N001雷达就达980公斤,所以只能如此取舍了。


木荣雨北

W君的专业就是这块的,那么可以详细的开(zhuang)讲(bi)了。

其实和发动机有关系!只不过俄国人处理的更好。

说到俄式战斗机目前大多数人脑子里面就都是Su-27和Mig-29这一系列的战斗机,当年米高扬和苏霍伊两国设计局采用的中央胜力体布局不得不说是一个鬼才的设计。稍后W君会细说。而在此之前俄罗斯的战斗机遵循的设计思路就是线条相当简单的设计风格。例如mig-27和Su-24等战斗机。

甚至可以说Mig-27才是妥妥的俄罗斯风格战机。

在后来各种重型战斗机大行其道的时候,发现一个喷气式发动机的推力不足,就增加了一个喷气发动机。双发重型战斗机就开始被设计出来。其中很有代表性的就是F-4。

我们可以看到F-4的发动机距离很近,这是一个时代的烙印,当年发动机的故障率还是很高的,如果发动机距离过远当一台发动机出现故障的时候另外的一台发动机工作就会造成一个偏航力矩,当年基本上无法自动的修正。发动机过近的F-4还有一个问题就是翼载荷很大。对于机动性会产生负面影响,直接导致了F-4在战场上被机动性更高的Mig-21虐的体无完肤。

美苏两方在后面的战斗机设计中就不断的增加了发动机之间的距离。

看F-4的接班人F-15:

F-15的发动机之间的距离比F-14加大了25.7CM,同时用了更加扁平的机身进一步的降低了翼载荷这样的设计直接导致了F-15完成了一个惊人的举动——一片机翼飞回家。

机身的结构充当了一部分机翼的功能。


而美军误打误撞的一个设计典型就是F-14了,当年为了适配AIM-54导弹将F-14的机身特地加宽,发动机间距达到了3.73米,这样扁平的机身一下子提供了巨大的升力。

使F-14在灵活性上超出了设计目标的31%,美军军机的设计就像捡到宝一样一直展开了对大间距发动机机身的设计。


说回俄国的设计。俄国最早的双发战斗机也走了一条和美军相同的路径,只不过俄国设计师更加敏锐的发现了机体升力的概念,提出了了中央升力体的概念,在此之后的Mig-29和Su-27都是使用的相似概念进行设计。


而题主提到的机头下沉实际上是修形的结果。

先看下Su-27的原型机:

Su-27的最原始设计并没有机头下沉的设计思路在里面,毕竟平直的机身设计在加工和成本上要优于下沉机头的设计。但作为一个中央升力体为核心的设计就是将整个机身的绝大部分设计为一个升力结构。大家都知道机翼除了副翼外还有一个襟翼,打开襟翼改变机翼弧度是提升升力的一个有效手段。

在Su-27原型机修型的过程中将机头下沉同样是起到了中央升力体布局提高升力的作用。对比上面的前缘襟翼工作图是否可以看出下面Su-27的机头下沉的作用了吗?

没错,下沉的机头改变了Su-27整个纵向界面的弯曲度,使中央升力体布局更有效率。

对于提高视野什么的那是无稽之谈,不可尽信。


还有人说su-27的下沉机头是为了做眼镜蛇机动而做的设计,实际上静不安定布局设计的战斗机只要推力够大都可以作出眼镜蛇机动,和下沉机头没关系,甚至F-16也可以做眼镜蛇机动的。


军武数据库

并不是所有俄式战机都这样,苏-27和米格-29选择这种设计,是一种折中,为了能容纳更大直径雷达的同时,降低飞行阻力。

苏-27的最初原型机T-10-1设计过程中并不是这样,其机头还是比较平直的设计。T-10-1号原型机

但是,在1976年,苏联从某种渠道得到F-15的一些性能数据,总设计师西蒙诺夫以非常大的勇气,在已通过定型的情况下,进行推倒重来的大幅度修改。这次大规模改动修改了很多内容,在机首位置,最明显的变化就是,整个曲线进行改动,机首大幅度下垂。T-10系列原型机侧面变化,没有西蒙诺夫在量产前拍板进行这样大幅度修改,就不会得到一款出色的高性能战机,这种自我否定,精益求精的态度非常让人敬佩。

进行这种设计,最大的目的就是能够容纳更大的雷达,F-15的AN/APG-63雷达在当时堪称“神器”,性能领先苏联至少10年以上,走电子管线路的苏联当时在航电领域几乎走进了死活同,只能水多加面,面多加水。苏-27最终搭配卡塞格伦天线N001雷达,重量达到550公斤,如果算上后部的电源和散热设备,总重量将近1吨,而平面缝隙天线的AN/APG-63重量只有250公斤,性能还全面优于N001雷达。

傻大粗的N001雷达,用倒置卡塞格伦天下,重量严重超重。

F-15的AN/APG-63雷达在那个时代,完全属于神器级别。

另一个目的就是为了降低跨音速阶段飞行阻力,这点也是西蒙诺夫个人最得意的地方,将驾驶舱与进气口那一段机身进行缩小,横截面减少了20%,产生了前部大,中间小的“蜂腰”效果,有利于降低在跨音速阶段飞行中的激波效应,从而减少飞行阻力。蜂腰设计在战斗机设计过程中采用比较普遍,不过普遍是应用在进气道后那一段,红圈为幻影2000战斗机的蜂腰段。

苏-27将这种设计非常因地制宜的应用在这一段,非常有创意,有效的平衡了前部迎风面积增大所带来的阻力增加,西蒙诺夫完全有资格骄傲。

至于为什么向下倾斜,而不是向上,一来可以改善飞行员向下的视野,更加有利于起降。二来进气道布局是腹部翼下布局,下部本身迎风面较大,向下倾斜增加的迎风面要小些。同时这也符合重力方向,结构上也好处理。

这种应用设计也比较普遍,比如早期F-16连火控雷达都不设计,机头很小,前部非常尖锐笔直

到后面,要求携带能够满足中距离攻击的火控雷达,必须增加前部重量和空间,也设计成机首向下倾斜的方式。


五岳掩赤城

这个设计主要基于几点,战斗机视野要求,俯仰力矩要求。

从设计来讲苏27战斗机最严重,机头下垂很多,原因之一就是三代机追求和敌机格斗,座舱视野一定要好,好的标准在国家战斗机设计标准里面都有,主要是前方,次要的是侧下方左右下视角,飞机要保证良好的视野,前向尽量无遮挡,,保证14度左右的下视角,实际上,经过多番努力,苏27还是没有达到14度要求,实际产品只有12度。

苏27尽了一切办法,提高飞机的座舱视野,效果良好,虽然相对美国标准弱点



另外一个方面,苏27采用了翼身融合技术,他们自己叫升力体设计,简单点说就是机翼也变成机身形状,上凸下平,而不是普通战斗机的机身上下都是凸起的,这么设计的优点在机身就是一个大机翼,贡献了多30%的升力,这就是苏27战斗机凭借2.25吨的垃圾航电,和几乎两倍内油还能和F15掰掰手腕的主要原因,

但是苏27这个升力体设计,问题很多,结合了边条翼和后掠翼,气动上过于灵活,抬头趋势特别严重,而且容易突破限制。


这就是苏27的升力体设计,机身剖面都是机翼形状


最终的设计,机头下垂,也有减小抬头力矩的作用,而且飞机还故意让发动机喷管向上弯曲5度,随时都产生低头力矩,压住这条狂躁的眼镜蛇,而且还用电传飞控故意限制太大的抬头趋势,使之安全无害,后果就是,飞机抬头能力和低头能力都不是很好,操纵起来有点呆,不如美国F16灵敏。


可以明显看出苏27发动机喷管有个5度的低头设计,抑制飞机麻烦的抽风上仰病

这是苏27,另外说说苏57低头,屁股翘起的设计。

苏57可以发现一个飞机明显低头,屁股高高翘起的设计。

这个设计的目标是,机头除了好视野外,还有一个作用就是滑跑的时候飞机压地力量比较大,起飞时候不会容易被侧风吹偏,这是俄罗斯的国情,冬天风比较大。


大水

目前只有前苏联/俄罗斯在第三代空优战机的设计上采用此种设计。具体:苏霍伊设计局的苏-27/30/33/34/35系以及苏-47验证机,还有米高扬·格列维奇设计局在米格-29系上使用这样“较极端”的造型设计。

这样的“下压机头”造型设计,首先从整体上看,机头可以设计地更长以安装更多更大的电子装备。例如大直径多谱勒相控阵雷达系统……它和机翼平滑过渡设计一个道理--战机高速飞行机翼上方气流与下方流速不同从而形成最终的升力。前苏联/俄罗斯的设计团队告诉你--战机不仅仅是靠机翼来提供升力的……这样的设计布局整体性更佳均衡,升力更大、失速更小,大G过弯性能也提高了,加上性能不错的大推力航发为基础,那战机的战场机动性的提升是杠杠滴。

还有,这样的设计最大的好处是:飞行员的左、右、前方视野也更好,视角更大(虽然苏-27及以后的都采用了“水泡式”舱罩设计,但还是不可避免地有缺陷--后视差,后视不佳在传统意义空战中,是非常危险的!所以苏霍伊只能通过后视镜及后视传感器及摄像头来弥补、有限改善,更有甚者在某些早期型号还采取“机尾辅助雷达”,需要习惯……)。至于前、侧视野犹如开大卡车一般的视野和小跑车的当然不可同日而语咯……

如今随着科技不断发展,制造工艺的不断提高,作战理念的不断与时俱进:超视距作战,杀人于无形之中……这样过分强调传统空战机动性的“下压机头”也似乎走到了生命力的尽头。这一点在俄毛的新一代(第四代)空优苏-57战机的整体设计上也得到了印证。

题外话:

其实啊,前苏联/俄罗斯绝不是把“下压机头”设计耍地最极致的。最极致的要数英-法联合研制的“协和”超音速客机!起飞/降落时机头机械式变换角度下压以获得必要的飞行员视角(机头有点长)……后来俄罗斯也有类似的货--“图波列夫-144”……但只是“追存在”而已,飞机的内在品质差远了。

回答完毕!


大卫26374968

战斗机的设计是需要考虑飞行和起降过程中的视野的,这个本身就是一个非常深奥的学问,并不仅仅是俄罗斯的战斗机机身和机头有一个很大的向下的倾角,其实欧美战斗机也是类似的情况,包括欧洲联合研制的台风战斗机,从地面上看就是类似的情况。

战斗机在起降过程中必须保证良好的视线,而这个需要考虑战斗机座舱的位置和角度,战斗机一般在起降过程中都带有一定的仰角,这就让设计者必须考虑到飞行员在座舱中能够看到跑道,所以就成为战斗机机上所谓的机头和机身有一定的角度了。

当然有些战斗机是通过加装潜望镜的形式解决飞行员视野的问题,这个在俄罗斯的几款战斗机上就有,包括米格-29的双座型号,由于米格-29的设计问题,正常情况下后舱飞行员是无法看到前面的场景的,聪明的设计师们就在座舱上加了一个潜望镜来解决这个视线问题。

其实从美国的F-16战斗机看其设计也是让机头与机身有一定的倾角,这些设计无一例外都是为了解决飞行员看的见的简单问题啊。


航空视界

这是俄战机气动设计的综合考虑。首先俄战机无论苏霍伊的侧卫家族,还是米格的支点家族,都采用了当时俄罗斯航空界极为推崇的“中央升力体”设计,随之也便有了翼身融合的概念。

机头向下在这一前提下,可以达到一系列的效果,一是增加飞行员正前方视野范围和侧面下视角度。

二是让流经机头上方的气流速度加快,产生压差,让气流流经机头开始便已经能产生升力。

三是对机头两侧的气流做出导向,让机头两边侧后边条翼能够产生机背涡流,提供涡升力,提高起降性能。

四是让大迎角飞行状态下,能“兜住”更多的气流,减小盘旋半径,这也是西方战机怕俄系战机狗斗的原因。

总之气动布局是一个很复杂的东西,不可说太细,其中任何一个点,或许都牵涉到全局,之所以如此,是因为要为设计之初预定的目标而服务,这是顶层设计的决定。其次各个细节综合之下的统合,这是配套设计的决定,任何一部分都可能牵一发动全身,这其中无非是在当时技术条件,理论条件下权衡取舍的最优解罢了。

所以机头设计,翼形设计,动力配置等…各个部分都会相互影响彼此作用。


夏日蝉时雨


汗水为血而流37610868

雷达相对有点重,也有点大,所以机头的直径就大了点,为了保证飞行员的视野,机头就做成向下的角度。27的角度就比29明显。在美国飞机里,14也有这个现象,不过不明显,15就没有这个必要了,但是,机头上半部的线条也是明显下切的比较大


elicxxx

第一次看俄式飞机还是在电影里,当时心里默默地感叹这飞机太漂亮了。经过很长时间才弄明白那是俄式飞机的su27,当时还以为是美国的呢!

要说为什么向下,作为一个不专业的人来讲,我的感觉就是视线好。至于那些专业的解释看了很多,也没必要在搬来充明白人了。


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