格魯曼公司X-29戰鬥機,它驚人的前冀造型設計,絕對超乎你想像


格魯曼公司X-29戰鬥機,它驚人的前冀造型設計,絕對超乎你想像

沒有飛機像格魯曼公司的X-29一樣。它驚人的前掠翼只是其眾多大膽創新之一。

它是由冷戰高峰期的大型企業集團-NASA,美國空軍,國防高級研究計劃局(DARPA)的“黑衣人”和航空航天巨頭格魯曼公司-於1984年首飛的打造終極戰鬥機的一部分。

但其高度實驗性的設計使其成為有史以來製造的空氣動力學最不穩定的飛機。

加利福尼亞南部的美國國家航空航天局阿姆斯特朗飛行研究中心(NASA)的首席歷史學家克里斯蒂安·蓋爾澤(Christian Gelzer)表示:“沒有數字飛行計算機,這真是無法飛行,實際上每秒只能對飛行路徑進行40次校正。”經過電話採訪)。

“工程師得出的結論是,如果所有三個飛行計算機都一起出現故障,那麼飛機將在飛行員有機會彈出之前在飛行員周圍破裂。”

格魯曼公司X-29的翼展為27英尺,長48英尺。它可能達到1.8馬赫(1,100 mph)。


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極端機動

具有前掠式機翼(與傳統機翼相反的方向傾斜)的飛機很少見,但X-29並不是第一個使用它們的飛機。德國轟炸機Junkers Ju 287是具有這種設計的成功原型機,於1944年首飛。漢斯·沃克(Hans Wocke)進行了設計,後來將其學到的知識運用到了漢莎HBF 320,這是一架小型公務機,於1964年飛上天空。幾十架已經建成,有些仍在飛行-僅有的前掠機翼商用飛機。

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然而,在漢莎噴氣式飛機中,機翼向前傾斜以充分利用小型機身,併為原本侷促的飛機上的乘客創造了更大的空間,因為該位置允許機翼沿飛機機體安裝在更靠後的位置。

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Hansa Jet機翼也向前傾斜了幾度,而X-29則為33度。如此激進的調整意味著要為機動性保持貿易穩定性,因為要更快地進行機動,一架飛機必須先天固有地不穩定。

蓋爾澤說:“一架F-18戰鬥機的失穩係數僅為5%。另一方面,X-29的不穩定係數為35%。”

但是向後安裝機翼具有另一種即時效果。小附件,稱為副翼(法語中意為“小翼”),這是控制飛機的關鍵組件,安裝在翼尖附近。當一架普通飛機失速時-失升會導致墜毀-副翼通常是首先停止工作的原因,因為由於空氣流過機翼的方式,失速往往始於翼尖。這意味著在已經危險的情況下失去控制。

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但是,前掠機翼迫使空氣以相反的方向流動,從翼尖向內側移動。因此,失速趨向於開始靠近機身,使副翼的功能更長,併為飛行員提供了急需的控制權。


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X-29設計具有非傳統的特徵,其中之一就是鴨嘴–用於使飛機機頭上升或下降的水平表面–位於主翼的前面,而不像常規戰鬥機那樣位於機尾。圖片來源: NASA / Larry Sammons

“失速後,某些軍用戰鬥機可以通過它們的發動機提供的巨大推力而不再飛行時繼續飛行。問題是,您能控制飛機嗎?要等到X-29。只有擁有前掠機翼並探索了這種“後失速”環境的飛機。”

“當時,這種機動性被認為對於戰鬥機的優越性是絕對必要的。如果您的飛機要在我的飛機前失速,我可以心跳地將您射向天空。”

當隱身出現時

機翼的異常形狀給X-29的工程師帶來了另一個問題:重量。倒轉的機翼承受的最大扭曲力可能會折斷它們,因此需要對其進行加固。但是,如果X-29的機翼是用金屬製成的,它們的重量可能會太大。取而代之的是,使用先進的複合材料降低了重量,目前,這種複合材料已成為商用和軍用飛機的標準配置。

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該飛機還具有未來派的數字化電傳操縱系統,該系統使用電子界面代替傳統的手動控制裝置來使飛機飛行-這是航空業中如今常見的另一項創新功能。

格魯曼公司製造了兩架X-29,這是成功的F-14雄貓和歷史悠久的阿波羅登月艙的防禦承包商。格魯曼公司贏得了這份價值8700萬美元的合同(按今天的價值約2.45億美元),這要歸功於削減成本的措施,例如使用現有戰鬥機的零件,包括F-5A和F-16獵鷹。該項目是由DARPA,美國國防高級研究計劃局和俄亥俄州懷特-帕特森空軍基地的美國空軍飛行動力學實驗室委託進行的。NASA處理了試飛。

X-29飛機在1984年至1992年之間曾執行過422次研究任務。但最終,其最激進的特徵仍然侷限於歷史。

蓋爾澤說:“好處並沒有弊大於利。而且,隱身隨之而來,併成為噴氣式戰鬥機的必備功能。”

隱形使飛機對雷達是不可見的,並且它具有許多現代戰鬥機甚至都沒有針對空戰或混戰進行優化的優勢,這種情況已變得罕見。


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今天在加利福尼亞南部阿姆斯特朗飛行研究中心看到的兩架X-29之一。圖片來源:NASA /肯·烏爾布里希(Ken Ulbrich)

前推機翼也已通過推力矢量作廢,或者具有通過物理方式移動發動機以控制其推力方向的能力,即使在失速的情況下也可確保機動性。蓋爾澤說:“藉助現代的空氣動力學和推力矢量,您幾乎可以完成X-29在F-22上能夠完成的所有工作。”

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儘管如此,飛機仍然令人記憶深刻。“那些參加該計劃的人對此表示了很高的評價。人們真的迷上了這種外觀怪異的飛機。而NASA對於該計劃至關重要:它為飛機的飛行員,工程師,維修和住房做出了貢獻。開始。”

俄羅斯克隆?

X-29並不是同類產品中的最後一個。1997年9月25日,即X-29的最後一次任務五年之後,俄羅斯空軍飛越了Sukhoi Su-47,這是它自己的帶有前掠式機翼的戰鬥機。綽號“ Berkut”(俄語為“金鷹”),是1983年啟動的一個項目的結果,但由於蘇聯解散而被推遲。

這架飛機在設計和時機上的相似之處表明,它可能直接受到X-29的啟發。蓋爾澤說:“很難得出這個結論,他們看到了這一點,並決定,'我們最好找出它是否也可行。'

但是,Su-47的體積幾乎是X-29的兩倍,而且其建造更像是一架成熟的戰鬥機,而不是實驗性試驗檯。儘管如此,飛機從未進入生產階段,只製造了其中一架。

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Sukhoi Su-47 Berkut。

2015年,一家俄羅斯公司開始測試SR-10,這是一架小型倒翼戰鬥機,目的是將其提供給俄羅斯空軍,這表明該設計可能仍然可行。

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但是,我們會見過另一架帶有前掠式機翼的戰鬥機嗎?蓋爾澤說,別屏住呼吸。

“我可以看到這種情況發生在較小的公司,而不是大型的軍事建築商和設計師那裡。我認為,要使他們恢復這種觀念將需要一些非同尋常的事情。”

上圖:X-29在1989年的試飛中從愛德華茲空軍基地的跑道升空。

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