為什麼蘇式戰機在地面時機頭指向都是略向下傾斜,有一個向下的角度,而不是水平的?

臨江仙歸來

機頭輕微向下傾斜,這是一種最為原始的機身升力體設計,最早出現在美國的二代機F-4鬼怪身上。

如今的五代機的機頭也統統都採用了升力體設計。

F-22,J-20,F-35,Su-57的機頭都是屬於這種上下分明的菱形機頭,這種菱形機頭是五代機的技術標緻之一,一方面利於雷達波的鏡面反射,另一方面也能夠在機頭位置產生脫體渦提高升力。

蘇聯人對於機頭下垂這種早期升力體技術的運用最早開始於MIG-29上,服役時間晚一些的Su-27也採用了這種設計。

這種機頭略微下垂的設計被廣泛運用在諸如Su-27,EF-2000,F-16這些四代機身上。大多數機頭略微下垂的戰鬥機都會同時具備另一個特徵:機腹進氣道。略微下垂的機頭雖然能夠增加一些升力,但是也略微增加了阻力。而對於使用機腹進氣道的飛機來說,機頭略微下垂可以為進入進氣道的氣流進行一定程度的預壓縮。利於發動機穩定供氣,提高總壓恢復係數也能提高發動機實際工作推力。

另外也能改善飛行員對座艙下方的視野。

J-10B也有輕微的機頭下垂,最初採用可調式斜板進氣道的J-10A機頭是完全水平的。

總之Su-27這個機頭下垂和航電沒啥關係,不然Su-35S為啥還是保留之前的機頭設計?當然了肯定還有人會說只要是毛子自家飛機航電都差。那J-11,J-15,J-16呢?

機頭下垂帶來的視野改善的效果在地面上看並不大,但是飛機巡航飛行的時候,通常會保持5度的迎角,此時機頭下垂對水平面的視野改善就很明顯了。

機頭略微下垂的設計帶來的升阻比優勢在中央升力體飛機上效果更加顯著。


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圖注:機頭略微下傾的蘇-27SM3

首先必須指出,問題中所指的在地面時機頭指向略微向下傾斜的蘇式戰機,其實應該指的是蘇-27和米格-29第四代戰鬥機,實際上並非是所有蘇式戰機都機頭略微向下的,比如我們看到米格-25、蘇-25等戰機,機頭就是與地面呈水平狀況的。再者說,實際上在地面時機頭指向略微向下傾斜的,也不止是蘇-27和米格-29這兩款蘇式戰機,美國的F-16、中國的殲-10B/C戰鬥機也都是如此。

那麼為什麼會出現有的戰機在地面時機頭指向略微向下傾斜的現象呢?這種設計有什麼特別之處呢?

實際上,這在空氣動力學角度上來講,是一種專門有意為之的氣動設計結構,其特點,是能夠對戰鬥機迎頭來的氣流進行預壓縮,我們知道,戰鬥機在高速前飛過程中,與空氣發生相對運動,戰鬥機來流,在略微向下傾斜的機頭(包括機頭下較為平坦的結構,殲-10B/C機腹下較平,機頭截面呈扁圓形)壓縮和引導下,氣流經過一定的預壓縮,體積有所縮小,密度有所增加,而後以一個較為平順的狀態,進入機腹下的發動機進氣道。經過預壓縮的空氣不但密度更大,相對而言流量更大,而且經過預壓縮還有一定的整流效果,因此進入進氣道的空氣更順暢,我們知道,發動機進氣量越大,越有利於發動機燃燒室燃燒,越有利於提供更大的推力和功率,而同樣的氣流,紊亂氣流進入發動機,不但不能順暢燃燒,還會發生喘振等事故,而順暢的氣流進入發動機,則更有利於燃燒。

圖注:機頭下傾,飛行員前下向視野改善的殲-10B

因此機頭指向略微向下傾斜,與機腹進氣道設計相配合,可以起到有利於提高飛機氣動效率和發動機工作效率的效果。這也是為什麼同樣採用機腹吊掛短艙式進氣道的米格-29和蘇-27,以及同樣採用機腹下進氣道的F-16和殲-10B/C都採用這一設計的原因所在了。而很多不是機腹進氣道設計的,就沒必要採用這一設計,該設計是與機腹進氣道相匹配的。

除了氣動方面的原因,機頭指向都是略向下傾斜還有一個好處,就是機頭下傾,有利於改善飛行員的前下方視野,有利於飛行員在對地打擊時的視野觀測便利。殲-10A戰鬥機本為側重截擊任務的空優戰鬥機,而在殲-10B/C改進型上則突出多用途性能,強調增強對地打擊能力,這也是殲-10A沒有采用機頭下傾設計,而在殲-10B/C上卻採用這一設計的原因所在。


兵工科技

這和飛機的氣動佈局息息相關,蘇式飛機不管怎麼看,都能看出蘇–27的影子在裡面,包括蘇-57在內都有蘇–27或多或少的影子,如進氣道一直在機腹下。這足以說明蘇–27的氣動佈局是非常優秀的,它採用翼身融合技術,懸臂式中單翼,翼根外有光滑彎曲前伸的邊條翼,雙垂尾常規式佈局。這裡需要給大家普及一下戰鬥機的氣動佈局,世界主流的氣動佈局有常規佈局、鴨式佈局、無尾佈局、三翼面佈局、飛翼佈局還有不常見的變後掠翼佈局。那麼,蘇式飛機的機頭為什麼是輕微的向下傾斜呢?



其一、蘇式飛機在機翼根部都有一根邊條翼,這樣會讓飛機在大迎角狀態下獲得更多的升力,滿足格鬥需求。而研究人員發現機頭向下時,因為機頭的傾斜可以減少空氣阻力,飛機在做大迎角、大過載的機動飛行時會更優異,這對提高戰鬥機的格鬥性能具有重要的意義。


其二、和飛行員的視野有關。都知道俄式機載雷達比西方的機載雷達體積要大,再加上其它的光學系統,就需要更大的空間來裝載。而飛機機頭的內部空間有限,只有延長機頭來獲取足夠的空間,這也是蘇式飛機機頭要長於其它飛機的原因。機頭長了,就會影響飛行員的視野,而機頭向下傾斜可以讓改善這一問題,讓飛行員的視野更寬闊。

最後說一下,其實不光蘇式飛機,米式飛機也有機頭傾斜,俄羅斯研發的戰鬥機都有這個問題(蘇–57得到改善),只是分明顯和不明顯而已。大概是因為蘇–27的影響吧,畢竟蘇–27的影響力擺在哪裡。


米格35戰鬥機


談兵論武

在蘇霍伊戰鬥機中,也只有蘇-27及其衍生型的機頭下傾,其他機型如蘇-15/17/22/24根本不下傾。所以說題主問題中的“蘇式戰鬥機”應該是蘇-27戰鬥機。

對蘇-27機頭下傾的原因有很多解釋,其中看似最權威的就是機頭下傾後,機頭雷達罩的圓形表面逐漸向後擴展為寬而平的表面,能對發動機進氣進行整流,提高進氣平順度,特別是大迎角狀態下。

這種解釋的確有些道理,因為其他機腹進氣佈局戰鬥機也有類似的機頭下傾設計,只是幅度沒有蘇-27這麼大而已。但這並不是導致蘇-27機頭下傾的主要原因,米格-29採用了與蘇-27完全相同的寬間距發動機艙升力體機身佈局,該機的機頭就沒有像蘇-27那樣明顯下傾。

蘇-27機頭下傾的根本原因是其落後的雷達。

在當年研製蘇-27時,蘇聯空軍提出的一條技術指標就是該機的雷達性能要不低於F-15的APG-63。

但蘇聯的電子工業遠比美國落後,當時的戰鬥機機載雷達還普遍採用真空電子管電路,體積龐大,非常笨重,可靠性低下,對電源的利用效率低下。為了接近APG-63雷達的性能,蘇-27的N001雷達必須加大發射功率,採用更大口徑的天線才行。

所以,為了塞入重達980千克的N001雷達系統,蘇霍伊設計局不得不對T10原型機進行重大修改。整個前機身從雷達整流罩起到第18號隔框開始就全部圍繞著龐大的雷達展開設計,由於雷達罩被大幅加粗,為了不影響飛機的氣動性能和飛行員向下視界,只能把機頭做成下傾狀了。

蘇-27機頭下傾是無奈之下的選擇,幸好蘇霍伊設計局具有強大的研製實力,才沒使蘇-27的性能遭受多大影響。蘇-27原計劃採用縱向靜不穩定設計來提高敏捷性,但由於機頭電子設備(主要是雷達)比預期要重,所以這個目標沒有完全實現,最後蘇-27的縱向穩定性接近中立穩定。

後來的老蘇-35(蘇-27M)又進一步加粗了機頭以塞入N011M雷達,導致該機的前機身顯得更加下傾。

由於N011M進一步增加了重量,使蘇-27M的重心前移,這將降低敏捷性。解決方案就是在前機身增加一個小型升力面以抵消重心前移。鴨翼能使壓力中心前移改善靜不穩定性,結果蘇-27M的靜不穩定性從蘇-27的中立穩定提高到-5~6%。


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這個問題我曾經親自問過一些專門搞飛機的專業人士,他們說這種蘇27看起來機頭下垂,其實是因為前起落架短,在地面看起來機頭是下垂的,其實飛到空中看,機頭就差不多就是平的,我專門找了一些蘇27飛在空中的圖片看,真的是這樣,蘇27飛在空中,前機身是差不多平的,前機身和機翼是略微上翹的。

其它條友的回答也說了一些這種設計方面的事情,這種設計的好處是很多的,在越南戰爭時,蘇式飛機因為駕駛艙視野不好,吃了很多美軍飛機的虧,後來蘇聯吸取了越戰的經驗,設計了一些駕駛艙視野開闊的飛機,機頭向下就有這樣的好處,另外還有升力體的作用,會產生升力。


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世界上許多飛機都具有這樣的特癥。這是在機體風洞實驗裡得到的結論。凡是採用翼身融合體方式設計的超音速飛機,機頭稍稍向下勾起,能得到最佳飛行姿態。機身保持一個輕微的上迎角。可以



最大限度地節省燃料。


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簡單的說,蘇式飛機之所以機頭微微下垂,跟設計思路有一定的關係。1蘇式飛機大多采用下進氣道,也就是在機腹下進氣。機頭下垂,也是為了良好氣動佈局而設計,另外,這種設計適合飛機高低速飛行的機動靈活性。2蘇式飛機的機載雷達跟美歐不同,這樣的設計有利於雷達的合理佈局。3視野相對比較好。這種時候主要體現在飛機降落時。飛機降落時,都是後方先著陸,微垂的機頭,有更好的視野範圍。4這樣的設計的飛機最漂亮,飛行時風阻也最小。同代機裡,蘇27的飛行機動性能優於美式飛機。曾有專家說過,飛機設計越漂亮,也證明它的設計最合理。就如跑車一樣,蘭博基尼就類似於戰鬥機,車頭低矮下垂,性能也是出類拔萃的。



游龍常戲鳳

這是人的視覺造成錯覺,當蘇式戰機在地面時它的機翼與機頭沒有與水平面形成夾角,沒有形成在空中的升力體。當蘇式戰機在空中剛好表現出鴨式佈局氣動的優越性。這種佈局省油而又有很好的什力特性,又免除了飛機老是空中抬頭,形成了穩定的操控性,飛機的設計是經過風洞無數試測試的結果,而後形成的最優方案。


金剛138224125

這幾款蘇系機,發動機是腹部下吊式,和飛機中心線不在一個平面,在高速飛行時,機頭會產生向上的力。設計師將機頭下傾,是用來抵消機頭向上的力的,同時又可增大雷達面積及下視角度,又改善了飛行員的視野。


Wolaileo

我記得我上幼兒圓的時候有一次畫飛機,我爸看了之後就說“機頭應該向下彎一些,這樣看起來才像真的,也更漂亮”我爸那會還是空軍飛行員呢,因為他當時的這句話,後來我怎麼看強五怎麼不順眼


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