如何評價日本F-15J的機身結構?

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該機的機身為全金屬半硬殼式結構,分為三段。前段包括機頭雷達罩、座艙和電子設備艙,主要結構材料為鋁合金。中段與機翼相連,其中飛機主體的大框共有六個,前三個框為鋁合金結構,後三個為鈦合金結構。後段為發動機艙,全鈦合金結構。進氣道外側有凸出的整流罩,從機翼根部前緣向前延伸,大迎角下可以產生渦流,推遲機翼失速和提高尾翼效率,相當於邊條翼,但由於整流罩前緣半徑較大,具有較大吸力,氣流不易分離,其效果不如邊條翼好。整流罩結構經過機翼向後延伸,形成尾部支撐桁架結構,改善飛機的大迎角性能。單塊式減速板位於機身背部,最大開度35度,可以在任何速度下打開,並不會改變飛機的俯仰姿態。F-15J 的機尾採用雙發小間距佈局,減小了飛機阻力。

其次是F-15J的機翼,該機在機翼設計上採用切尖三角翼,選擇這樣的翼形原因是三角翼在改善機翼結構、增大機內容積方面有較大優勢,同時可以使飛機在跨音速區的阻力增加變得更加平緩,飛機跨音速時焦點移動量也較小,減小了配平阻力。為了改善飛機亞音速性能,F-15J採用了前緣固定錐形扭轉設計,而沒有采用當時已經得到普遍應用的前緣機動襟翼,這種設計主要是從重量、製造工藝和系統複雜性方面考慮的。這和能量機動理論中減阻增升的要求是一致的。當然,展弦比增大,超音速零升阻力系數也增大,增大了跨/超音速的波阻。

這個缺點,則利用強大的發動機推力和其它方面的設計來彌補。機翼結構為多梁抗扭盒型破損安全結構,前梁為鋁合金,後三梁為鈦合金。內側整體油箱的下蒙皮採用鈦合金壁板,其餘為鋁合金機加工整體壁板。機翼前後緣、襟翼、副翼均為全鋁蜂窩夾層結構。機翼的破損安全結構,配合承力蒙皮,只要有一根翼梁仍然完好,就可以支持飛機繼續飛行,大大提高了飛機的生存能力。


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屬於全金屬半硬殼式機身,這裡有一張圖可以清晰的看出來。

所謂半硬殼指的是機身內部的受力部件和機身蒙皮共同受力的結構,區別於蒙皮不受力的衍架結構和完全由蒙皮受力的硬殼結構,F15J大部分重量為航空鋁材和鈦合金,其餘部分分別為鋼,複合材料,以及部分玻璃纖維構成。

機身前部機頭部分為玻璃纖維,內部為雷達,機頭部分內部承力結構為蜂窩狀的鋁和鋼製成的圈座,包圍著座艙內部的設備和人員。蒙皮為航空鋁材,機身大梁從中部貫穿到尾部,橫樑延伸到機翼中部均為鈦合金製成,機翼後部下機翼蒙皮為鈦合金,機翼前部和機身前部蒙皮均為鋁合金,機身後部內部結構和蒙皮均為鈦合金,機身中部有一個減速板為複合材料製成,尾翼以及水平翼也是蜂窩狀鋁/複合材料合金和硼/複合材料的蒙皮製成。

由於複合材料的使用,F15的尾翼非常薄且尾部為全動水平翼。由於材料和結構的設計翼載荷較小,配合其雙發動機帶來的推力,爬升速度很快且具有垂直加速的能力。發動機和機翼中部內的主油箱做為重點保護,內部多個大梁防止機身解體,總的來說達到了強度和靈活性的完美配合。

F15C座艙

不過在07年,由於機身縱衍生產不符合圖紙規格,密蘇里州空軍國民警衛隊的F15C在飛行途中發生了空中解體,導致了F15停飛將近四個月之久,直到後期將該批次的飛機全部檢修完畢才恢復飛行。

F15J

不過F15J的機體雖好也經不住服役時間的摧殘,一晃快40年了,這批飛機依然還得經受高強度的訓練和巡邏,估計也命不久矣了。


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