是不是因為美國人的航空發動機技術實在太強,所以才導致美系飛機的氣動佈局都不怎麼樣?

軍史吐槽君


先小黑下我國吧,提到這個話題不能不黑中國,要不然話題真的沒有辦法展開。先說一下觀點,

中國的再差也是保護我們祖國的,噴子閃退。


一直以來中國的鴨式佈局被大家津津樂道,但鴨式佈局並非是一個戰鬥機的最優解。W君始終認為一個在大氣層內的飛行器一定會向著飛碟的佈局進行發展。也就是高度的翼身融合。

也只有在飛碟的佈局狀態下,飛行器才可以以最大的效率進行大氣層內的飛行。

當然現在受制於發動機技術和推進技術,做成飛碟不現實。但為什麼是飛碟的造型呢?因為任何氣動控制面在飛行器上其實都是多餘的。

我們先看下殲-20,從正面看這是有多少氣動控制面?太多了吧?


做一架飛機的設計,其實是一個先加法再剪法的原則:如果需要提升升力,那麼就需要給一臺“發動機”加上機翼,使之可以通過機翼獲得升力;如果要提高垂直安定性,那麼就要給這架飛機加上水平尾翼;如果需要提高水平安定性,就要給這架飛機加上垂直尾翼;如果水平安定性和垂直安定性還是不足,那麼就需要給飛機加上腹鰭……

這樣經過大量加法的飛機一定是殲-20的樣子擁——有大量氣動控制面。先不說好不好,這樣的佈局的確是滿足了飛行性能上的需求。

然後就會做減法,將一些氣動控制面進行合併,於是就出現了三角翼佈局等非常規的佈局。或者縮小的垂尾,換成兩個垂尾的形式……


大家想想飛機的設計是不是都經歷了這個步驟呢?答案顯然是肯定的。


再說美國的飛機,W君喜歡的十架戰鬥機排名底7的F-14就是一個很明顯的例子。氣動佈局不好!

F-14的氣動佈局還不好嗎?是不是有些大言不慚?的確,按照W君的思路來說就是不好:

F-14可以稱道的地方很多,氣動佈局卻真心不是可以稱道的點。只能勉強的說F-14是工程學上的一個奇蹟,但絕對是氣動設計的敗筆。還是控制面的問題,F-14的控制面過多了,一個常規佈局戰機,採用了雙垂尾可變前掠翼設計,並且加上了兩片腹鰭,而且還會再機身上布添加四個翼刀進行穩定。

而且在前掠翼大角度後略大時候還會再在主翼前端伸出兩片穩定小前翼。這就是F-14氣動設計上的問題了——有太多多餘的無法取消的控制面。

當然了,不可否認F-14是一架出色的戰機,同時也不能否認的是——F-14的可變後掠翼極其夢幻。只可惜翼面越多其死重就越大。因此——F-14作為截擊機是合格和出色的,但作為戰鬥機來說並不具備很強的機動性。


上面的很多論述其實可以縮減為一句話——越簡單的佈局其實越有效


廚子炒菜也是白菜豆腐最見功底。所以看一下下面的氣動分析圖:

鴨式佈局的戰鬥機通過鴨翼的擾動在主翼上方形成了一個藍色的低壓區。這個低壓區可以顯著的提高主翼效率使飛機獲得更大的升力。


結合之前的飛機設計命題來說:需要更大限度的提高主翼升力,答案——添加鴨翼。是不是特別的簡單明瞭呢?


2+2+2+2=8 這是一個典型的加法運算。

做加法的時候還需要記得有乘法運算 2*4=8。

乘法運算的佈局是這樣的。

F-22通過進氣道上方的一個小的凸起修形就達到了鴨式佈局兩片鴨翼的效果,人家只是將進氣道上方的蒙皮折了個彎就達到了需要增加鴨翼和其控制機構的效果。這就是乘法。既兼顧了隱身需求又達到了增升的作用,而且還沒有任何其他附帶機構。


套用蘋果手機經常用的一個廣告詞就是 less is more(少即是多)。


F-22的氣動佈局之強其實也不是一早一夕就可以完成的結果。

從最早期的YF-22到現役的F-22的演進過程中我們可以發現,這兩架飛機的氣動外形已經完全不一樣了。機翼的各種切尖角度機身整體的幾何變化都是讓F-22在YF-22的氣動設計基礎上更上一層樓的舉動。


所以現在看看F-22的所謂的“常規”佈局是那麼平常嗎?還會認為人家的白菜豆腐是那種普通的白菜豆腐嗎?


再看我們的殲-20 是不是有些花拳繡腿了呢?


《老子·四十五章》:“大直若屈,大巧若拙,大辯若訥”。換句話說就是“重劍無鋒,大巧不工”,當年劍魔獨孤求敗也是悟了二十多年才悟出的道理。現在我們的航空設計還剛剛起步,僅僅會做加法而已。


軍武數據庫


學界有一種是說法是,美國人氣動不行發動機推,俄國人發動機不行氣動補!要說原來有這樣的明面趨勢,到如今說句實在話,美國人到如今發動機的研發上也是南波灣!這一點也是誰也不能否認的,由於材料學科領域極為強悍,美國人也做到了這工業皇冠上明珠的壽命與飛機機體同壽的地步,這就相當厲害了,筆者不是美分吹,但懂行的人明白這意味著什麼!

如今所謂的美製飛機氣動佈局不行也已經是昨日黃花了!也是過時的言論,當然從氣動設計研發的積累上可能還與俄羅斯有些差距,但這不代表所製造出來的飛機氣動不行,很多人拿現在已經批量裝備的F-35說事,實際上這架飛機已經不能拿單純的所謂啟動的氣動說事了,它要實現的是全域態勢化感知能力,而不是還在考慮的氣動問題了。

但若非要說該型飛機的氣動,答案顯而易見,確實差點很遠,一樣是靠著優異的發動機來把所謂的超重問題降到了最低,不說為了垂直起降的F-35B了,其他兩款從外形上看都是臃腫不堪,但你必須認識到一個問題,F-35現在設計成這樣都是為了通用化,也就是說它要適用於三軍,我們知道美軍是唯空間論,唯航母論,它目前所研發的一些列戰鬥機型號都要優先考慮到上艦的問題,且還不能太大,影響載機數量,這也是極為重要的一個原因。


長安小師爺


這的從兩個方面來考慮:

1.美國總是技術的先行者。每一次氣動設計革命美國都是最先吃螃蟹的。優點是總是輕易超過同時代的其他國家飛機。缺點就是氣動研究不充分。要知道十年氣動就會更新。

蘇聯出現米格25時,美國有F14。

F14可變後掠翼是潮流吧!但不到5年,F15.16都拋棄它了。

蘇聯針對F15 搞出蘇27,氣動又好於對方,不過晚出來10年。

到F22。美國研究時,針對F22到底採用什麼,發現鴨翼具有破壞隱形的特點,雖然機動超好,但美國放棄了。2005年,美國F22服役。

中國,俄羅斯開始研發五代機時,電子技術進入井噴時期。2005年即便是軍用電子技術都不如2015年民用的。中國徹底從飛控上解決了鴨翼和隱身的協調問題。

於是中國俄羅斯不約而同的選擇了鴨翼。

這樣在2005到2015氣動是美國第一,但2015以後有是中國第一。

2.反過來美國發動機天下第一。世界發動機第一是美國,英國,第二是法國,俄羅斯。第三才是中國。

美國就算因為氣動輸給中國,但靠著那臺無敵的發動機,也可以與中國一戰。

小提示:飛機打仗數據不是死的是活的。一架戰鬥機滿油打不過半油狀態,半油又打不過快沒有的戰鬥機。少點油就會引起這麼打的變化,千萬不要過分相信數據。


yyyysssswwww


說到美系戰鬥機,總給人一種只要馬力夠板磚也讓你飛上天的感覺。確實美國的不少戰機總讓人感覺到傻大黑粗,這也得益於他們發達的發動機技術可以在氣動佈局不怎麼優秀的情況下保證戰機性能。

早在二戰之前,戰機的性能越來越偏向於速度與能量。對於像零式戰鬥機那樣的鬼畜機動要求越來越低,從“馬里亞納射火雞”這一零戰被海航“飛磚”吊錘的經典案例就能看出低速機動再強也逆轉不了航發全面落後的工業劣勢。加之在二戰期間就長期霸佔美國空母甲板的“愛貓人士”格魯曼和沃特公司戰後依舊長期為一等人提供艦載機,他們設計出的“兇殘”氣動造型也伴隨著戰後的一票噴氣艦載機繼續在海軍服役。特別是隨著超視距空戰的發展,戰機的機動能力已經不是那麼的重要了。連對手長啥樣都見不到就被擊落了,再會繞又能怎樣呢。

而且美系戰機的氣動佈局也並非我們想象的那樣差,例如F-14戰鬥機,它的氣動就非常好,被稱為最優美的戰鬥機。而F-22戰鬥機更是開創了超機動的先河,成為第五代戰鬥機的標準。

之所以人們會有美系戰機氣動不行的看法,主要還是蘇聯的蘇-27系列太變態了,作為人類歷史上氣動外形最完美的戰機,蘇-27系列將是一個難以啟及的巔峰。相比之下,雖然美國的一眾戰機的氣動也不錯,但始終給人一種不給力的感覺。

只是現在,如此優秀的氣動佈局卻總讓人覺得食之無味,棄之可惜。而俄羅斯的航空設計師們也在吃老本,不得不讓人唏噓。


霹靂火軍事


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3D方興4D又至!香港團隊首次4D打印陶瓷 或成航天發動機新材料

3D打印的創新潮流還沒鋪開,4D打印技術就已經出現了。近日,香港城市大學研究小組在材料研究方面取得了突破性進展,成功開發出世界上首個4D陶瓷打印技術,打印出的成品在形狀複雜的同時,還維持了很高的機械強度,這將為陶瓷的結構應用翻開新的一頁。

陶瓷的熔點很高,因此,傳統的激光打印在這上面無能為力,而採用現有的3D打印技術,因為陶瓷前體通常難以變形,也無法生產形狀複雜的物件。為了克服這些挑戰,城大團隊開發了一種新型的“陶瓷油墨”,將聚合物和納米陶瓷顆粒混合。用這種新型油墨打印出的三維陶瓷,前體柔軟,可以拉伸至原來的3倍長度。有了可彎曲、可拉伸前體,就能通過適當的熱處理,製成形狀複雜的陶瓷成品。

(香港城市大學4D打印陶瓷成品,圖片來源於Techxplore)

該團隊由城大機械工程講座教授盧建(音)領導,作為一位傑出的材料科學家,他從事的是從製造納米材料和先進結構材料到表面工程計算模擬的研究。本次在彈性前體上的進展,意味著研究團隊研究的2種4D陶瓷打印方法取得了新的突破。

所謂“4D打印”,就是讓傳統的3-D打印,結合額外第四維元素——時間的技術。通過3D打印打印出前體後,它會隨著時間推移,在外部刺激,如機械力、溫度或磁場的作用下,重新塑造成獨特的形狀。在這項研究中,研究小組利用的,就是前體在拉伸過程中儲存的彈性能量。當拉伸過的陶瓷前體被打印出來後,它們就會自我重塑。再經過熱處理,前體即成型為陶瓷。

合成的彈性材料陶瓷具有相當高的機械強度。它們具有高的抗壓強度-密度比(在1.6 g cm-3微晶格上為547 MPa),與其他3D打印陶瓷相比,它們在尺寸增大的同時,還保留了較高強度。

“整個過程聽起來很簡單,但事實並非如此,” 盧教授說,“從油墨的製造到印刷系統的開發,我們嘗試了多次多種不同的方法。就像擠壓蛋糕上的糖霜一樣,從奶油的類型和噴嘴的大小,到擠壓的速度和力度,以及溫度,有很多因素會影響結果。”

在他們試驗第一種打印方法中,首先用新型油墨3D打印出了陶瓷前體和基體,再用雙軸拉伸裝置拉伸基體,在基體上打印連接前體的接頭,然後將前體放置在拉伸的基體上。隨著時間推移,在計算機編程控制和拉伸基體的回彈下,材料逐漸向設計中的形狀成型。

而在第二種方法中,他們設計的圖案直接打印成陶瓷前體,然後在計算機程序控制下變形。

這項創新發表在最新一期的頂級學術期刊《科學進展》(Science Advances)上,題為“彈性材料陶瓷結構的製作與4D打印”。研究團隊成員均來自香港城市大學,包括研究助理劉國(音)博士、高級研究員趙巖(音)博士、研究員吳歌(音)博士。

(香港城市大學4D打印陶瓷成品,圖片來源於Techxplore)

盧教授說:“4D打印的陶瓷前體具有良好的變形能力,應用範圍非常廣泛。其中一個應用方向是電子學,陶瓷材料在傳輸電磁信號方面比金屬材料有更好的性能。隨著5G時代的到來,陶瓷製品將在電子產品的中扮演更加重要的角色。陶瓷的藝術性和形成複雜形狀的能力也為消費者定製的陶瓷手機背板提供了可能。”

此外,這一技術更宏遠的前途是應用在航空航天領域。盧教授表示:“由於陶瓷是一種能承受高溫,且機械強度高的材料,這種4D打印陶瓷在製作航空航天推進器部件上,有很大潛力。”

隨著在材料技術和4D打印技術的繼續進步下,盧教授表示,他們下一步目標是提高材料的機械性能,比如提高其韌性。

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我不知道提出這個問題的人認為哪國的飛機氣動佈局好看!如果說美國的14.15.16.22.35都不好看的話!我不知道哪個飛機更好看了,別跟我說蘇27,殲20!根據多年代工模型的經驗,客戶定做最多的就是14.15.16.22.蘇27不多!










Tomcat103


你這個說法完全不對。應該說美國的航空發動機技術世界第一,美系飛機的氣動佈局一樣世界第一。美國向來是兩條腿走路。既重視航空發動機的研究,又重視飛機氣動佈局的研究。兩方面的積累都非常深厚,世界上沒有一個國家能超過。



圖1:X-3試驗飛機,F-104就是根據它設計的。

航空發動機咱們就不用多說。美國的航空發動機一直世界領先。二戰時候形形色色的先進發動機搭建出來各種戰鬥機,碾壓日本。二戰之後,美國航空發動機一直世界領先,至少領先蘇聯十年。

飛機氣動佈局這一塊,咱們就多講點。美國有著名的X系列試驗飛行器。這些試驗飛行器幾乎把人類能夠想到的所有氣動佈局全都應用過。而且x系列飛機也承擔航空動力的研究。美國會把這些已經驗證過的技術應用於量產飛機。

舉個例子,美國F-104戰鬥機是第一種二倍音速戰鬥機。它的機翼設計和總體佈局就來自於X-3試驗機。而X-5試驗飛機是美國所有變後掠翼飛機的爸爸,包括F-14和F-111。



圖2:x5試驗飛機,用來驗證可變後掠翼技術。

美國在氣動佈局方面的研究領先中俄英法,首先是有一個非常科學的組織架構。立下大功的就是NASA。NASA由國家撥款會做大量的基礎研究工作,並不承擔具體飛機的研製。

簡單的來說,NASA就相當於是打地基,把所有的氣動佈局和航空動力全部驗證一遍。而波音公司,麥道公司,通用動力和洛克希德公司乾的活相當於蓋大樓。直接修改NASA的研究成果去做量產飛機的競標。大家可以看到,最大的好處就是每個公司不用重複造輪子做低級工作。而是做更高級的飛機設計和武器設計工作。



圖3:x29的研究表明前掠翼戰鬥機的沒有明顯的性能優勢,並不見得比f16這樣的常規後掠翼戰鬥機更好。

中俄沒有NASA這樣的機構。各個飛機設計所,不停的重複去造輪子。浪費了大量的時間和精力。研製所有的類型的飛機都必須從驗證機開始。俄國的情況稍微好一點,有中央流體研究院。可以做一些理論研究。但是中央流體研究院並不做驗證機的開發。米格設計局和蘇霍伊設計局仍然需要自己去製造驗證機。


厲兵


美國飛機氣動佈局差?看看人家的飛機,從F14開始,15.16.18.22.35哪個不漂亮?哪個機動性差?就拿F22來說,不但機動性超強,人家隱身性能也兼顧到了,反觀中俄,都加了鴨翼,過分追求機動性能,我看就是不敢和F22玩中程導彈,隱身性能不在一個層面索性放棄,追求近距離狗鬥能力。不過,貌似從公佈的視頻來看,殲20即使用了鴨翼,機動性還是輸給F22,發動機動力差太多了


黑山老妖37625003


首先說個人對標題之問題有認識上的保留

說那國設計生產的高端戰機氣動性能差(不強),久己聞知此話就不知何來此言?,何出此話喔?!。

就拿空氣動力研發的基礎設備風洞而言,世界最好的飛行器風洞長久以來是該國,從風洞發展的角度講,早期其他國家的風洞只是跟其學習罷了。現世界常規極高速大風洞等仍在該國。

作戰飛機之氣動外形設計需符合其作戰任務需要,也就是說適合設定的作戰任務之外形,為設計定型外形的最佳選擇。這就如同高等級、高要求的要員(使用的)轎車,它要兼顧美觀、舒適、安全、防爆胎、抗槍擊及爆炸、動力強勁、快速、先進等等要求,然最終設計成果是考慮到各方面要求的綜合性能結合體。假如追求各自單項要求,如純粹追求高速勢必風阻最小的長尖頭,安全性高底盤勢必學低矮似F1跑車,防爆胎參照輪式裝甲車實芯胎,乘坐舒宜應學如同飛機的頭等艙空間與高度,動力強勁可選M1坦克裝甲、馬達等等,為滿足各自之最則可選擇各種各類各單項的高級別設備,實際上許多方面的追求是會產生各種相互間矛盾與衝突的,現實只能是各項要求有兼顧,並強化突出某方面要求為重點,不能顧此失彼最終造成綜合性能達不到設計設定要求。

在其國己具備有科學先進且技術儲備雄厚的情況下,說其研發的高尖端裝備重要指標有明顯不足,讓人無法想象也無法信服。經常聽說其因發動機強大,就武斷的想象其放棄追求空氣動力的高要求?!,飛機的不當空氣動力外形設計絕對影響其戰機性能,如此高等級國之利器能隨意?!,這想當然的說法個人理解應該與事實不符吧!。應該說飛行器空氣氣動外形,決定著飛行器的綜合飛行能力,但其選形肯定適合於飛機設計性能要求,這說法將會更真實。千萬別以為其己具有高技術儲備,還有成熟的測試與試驗條件下,竟然搞不出高品質氣動性能的產品,更別忘了,現代高科技產品絕大部分由他引領世界,尤其是武器裝備那基本是以代字引領世界的。另外其生產戰機成本己如此之高,也可說明其絕不可能隨便隨意設計、生產粗心大意、又無所謂使用效果的。。

戰機設計鴨翼是以付出“負隱身”功能為代價的,它確能明顯增強某些飛機的機動性能,但在強調隱身的四代機上,該增加裝置對於隱身的影響及其提供的機動性相比,決定放棄是有追求的選擇,並非技術不行“或稱落後與不及”的所謂設計。另外其氣動外形在強大發動機動力支持下,估計也己彌補了鴨翼可帶來的大部性能。據此可說其裝備的四代機之機動性能強悍,個人以為無需再懷疑了。

另外,戰機裝鴨翼最主要體現的是戰機近距離纏鬥時的機動性能,而四代機追求的是隱身之戰法,超視距發現並攻擊解決戰鬥,遠距交戰鴨翼之強機動作用往往己無法體現,此時戰機鴨翼就如同槍上刺刀,你在向對手展示刺刀的精良與先進,他人己在遠處偷偷向你開槍了,此時勝否決定在遠距離的槍及射出的子彈,而非你手上那所謂先進的刺刀。當然鴨翼結構戰機在對抗三代機中,確是能體現它帶來的機動性優勢,但那只是三代或以下的飛機為對手噢,這就如同設定雙方拼刺刀決勝負,此時刺刀性能才可能有所顯現罷了。再說例,高精度大射程阻擊步槍,那槍管、槍機、彈藥(子彈)都是高精密高質量的,你能說因其己有高質量設計生產上述槍機構件,估計己有了不錯的作戰效能,就隨便設計生產相對不重要的槍托、槍支架了,否也!,它們也是高精度射擊不可或缺的條件與基礎,設計生產它們同樣會以高要求完成。再以早些年前他的競爭對手蘇聯為例,蘇聯同等性能戰機出現均遲於其十多年,說明俄的戰機設計生產一直在追趕,然而有的網友一直吹捧俄戰機利害,但俄產戰機與從該國淘汰下的三代老舊戰機銷售市場看,該國老舊戰機又遠勝過俄同等級的新機銷售,這也是兩國戰機的間接比較結果,結果以那戰機的銷售數量與需求上顯現,實際更是戰機綜合作戰性能效能的比較結果,購買國做出明確無誤的判斷,舊戰機仍被優先選擇購買這也是世人皆知的事實。還再舉個可能不盡恰當的例子:有錢人請了世界頂級服裝設計師、裁縫為其做衣褲,旁人認為衣褲式樣確實領引世界,但又懷疑猜測衣褲面布料質量可能不是高等級的?,這會有可能嗎?!!

以上個人認知與理解不認可批駁,但勿胡噴喔!


wangan1


大錯特錯,就拿一代名機F14雄貓來說,最初搭載的普惠tf41發動機還沒中國飛豹上的發動機好,但是雄貓空重三十多噸重型戰鬥機,飛豹才十幾噸,美國人很早就明白髮動機不行氣動補,而且做的比較好,相反我們口號喊的響亮,就造出來飛豹這種輕型戰鬥機


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