为什么现在空军强国们都不发展可变后掠翼的飞机了?

且听风吟154201046


我是萨沙,我来回答。



因为可变后掠翼已经过时!

可变后掠翼早在二战时期就有研究,但没有成功。

美国研究德国的试验品Me P.1101战斗机,认为可变后掠翼很有研究的价值。

当时战斗机无非是两种,高空高速战斗机、高效亚音速战斗机。

这两种战机的设计有很大区别,以当时技术是无法兼顾两者的性能。


而可变后掠翼的跨音速和超音速性能较好。

采用机翼后掠,可以增大飞机的临界马赫数,并降低飞机的激波阻力,提升飞行速度。

由此,可变后掠翼兼顾了飞机在低速和高速下的飞行性能,相当完美。

世界上第一种变后掠翼战斗机F-111,由美国通用动力公司在1965年研发。

至于米格23、F14“雄猫”、狂风战斗机都是典型的变后掠翼战斗机。

在上世纪六七十年代,可变后掠翼是先进战机的代名词。



然而,两件事宣布了可变后掠翼的死刑。

第一,可变后掠翼结构过于复杂,重量太大。

可变后掠翼的结构和操纵系统复杂,故障率是相当高的。

大家注意伊朗的F14,自己摔掉了不少,还有一些因维护技术不够、零件不足而报废。

另外,可变后掠翼的特殊设计,转动机构的重量非常大,导致飞机性能有明显下降。

这是无法改变的缺陷。



第二,新技术的发展。

1960年以后,随着现代空气动力学和航空发动机技术的高速发展,很多新技术涌现出来。如采用几何可变机翼(翼面扰流板、前缘机动襟翼等)、升力机身、边条等技术,可以有效解决飞机兼顾高低速飞行和控制的问题。

这些技术有可变后掠翼的优势,没有它的缺点。

时至今日,没有国家还是用这种设计了。


萨沙


喷气式战斗机一般可以分成四代级别,这是美国式分法,与之对应苏联/俄罗斯将喷气式战斗机分成了五代,两者之间主要分歧点就在于双方对可变后掠战斗机的认识不同。

第一代飞机,美苏双方认知基本一致,即装备喷气式发动机能够高亚音速飞行或超音速飞行的战斗机都归入到这一代,经典的机型就是米格15/17/19或者美国F-84/86。

在这种代级的战斗机中,通俗的说,玩的就是动力升级,替换掉原来的活塞式发动机就算是成功了。

第二代飞机,面对第一代喷气式战斗机和地面防空火力的威胁,就很有必要开发具有高空高速飞行能力的战斗机,这种战斗机依靠高速飞行优势,可以空中截杀来犯的敌战斗机和轰炸机,从而防卫本土。经典款就是米格-21和美国F-4战斗机。

在这代级别中,美苏两个国家对后面的改进类型出现了分歧。由于二代机过于注重高速性能,往往采用比较细长的机身、蜂腰优化设计以及非常薄的三角翼,这样导致这一类型飞机的低空亚音速飞行能力很差,用来高速截击作战没有问题,但是对于执行对地攻击时就比较差,以及狗斗作战时,机动性也不是很好。为此苏联方面推出了一系列的可变后掠飞机,轰炸机方面有图-160,战斗/轰炸机方面有米格-23;美国也是如此,相应的推出了B-1和F-111。不过美国一直这种可变后掠归入二代机范畴,而苏联将其单独设立为第三代。

第三代(苏联第四代),这一代战斗机不再追求高空高速性能,转而追求跨音速机动能力,依靠大推力发动机和电传操作系统来实现这一目标,传统的可变后掠技术则已经被淘汰了(最具代表意义的就是美国淘汰了F-14)。经典机型就是苏-27和F-15。

第四代(苏联/俄罗斯第五代),这一代强调的是超音速巡航、隐身、信息化、网络化作战能力,这些能力都已经和可变后掠无关了。

所以,截至目前,大国空军已经不再研发可变后掠技术的飞机了,说白了,那个技术已经淘汰了。


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老鹰航空


早期的飞机飞行速度很低,基本采用的都是大展弦比的平直机翼,这种形状的机翼升阻比很高,能够获得很大的升力。随着航空发动机,以及飞机制造技术的的一步步发展,飞机的飞行速度不断提高。战斗机经历了二战的快速发展之后,逐步进入了喷气时代,然而人们发现,战机的速度提升到快到1马赫的时候,飞机就像撞到了一堵墙上一样,阻力激增,升力骤降,飞机还会出现严重的抖动,甚至失去控制,飞机解体。


后来随着人们在空气动力学领域研究的突破,原来飞机在高亚声速时飞机机翼上局部的一些地方空气流速已经到达了音速,于是就产生了局部激波,并且在1马赫左右产生的还是正激波。机翼上的气流经过一道正激波之后,流速大减,极易出现分离,这是飞机升力骤降,阻力激增的根源。为了突破声障这个魔咒,人们发现使用大后掠角,小展弦比的机翼能够有效降低飞机的激波阻力。因为与平直机翼相比,大后掠角能够降低机翼上的有效速度。当气流以流过后掠翼时,由于后掠角的影响,只有垂直机翼前缘的气流速度分量是产生升力的有效速度。因此作用到后掠翼上的实际有效速度比飞行速度小。这样后掠翼可以提高飞机的临界马赫数,推迟局部激波的产生。


可是大后掠角小展弦比的机翼在低速时,能够产生的升力很小,诱导阻力很大,气动特性非常不好。这对战机的亚音速巡航与短距起降非常不利。于是在战机的设计上就产生了矛盾:在超音速时需要采用小展弦比的大后掠角机翼,可是在低速时,人们又希望用大展弦比的平直机翼。于是人们想,如果机翼可以转动就好了,低速时把机翼展开,高速时把机翼向后转,缩回去。在这样的背景下,变后掠翼就诞生了。


变后掠翼虽然的确兼顾了高速和低速飞行的气动要求,但是也带来了新的问题:比如机翼在改变后掠角时飞机的重心与气动中心也会随之变化,我们知道重心与气动中心对于战机的操控是十分重要的两个参数,协调的不好战机可能飞都飞不起来,更不要说做各种机动动做。这也是民航飞机每次飞行之前都要进行配重的原因。因此变后掠翼飞机需要复杂的飞控系统。


另外变后掠翼飞机需要复杂的驱动机构,这就导致了战机的空重大增。虽然变动的后掠翼能够提升战机的飞行性能,可是增加的重量又几乎将增加的那部分性能消耗干净。综合下来整个战机的飞行性能也没有增加多少。复杂的系统反而使得飞机的可靠性直线下降,很容易发生故障。


随着航空技术的发展,边条翼,鸭翼等各种先进气动设计的出现,使得现代战机的飞行性能大幅度提高,变后掠翼已经不是必需品,因此就被迅速的淘汰掉了。


云端风火


可变后掠翼代价太大,边条翼技术性价比更高

可变后掠翼大法,通过调整起飞机机翼后掠角,从而在不同速度、空气密度下调整机翼升力系数和诱导阻力,可以获得更好的升阻比。相比于传统固定翼飞机,可变后掠翼战机最大优势在于可以同时兼顾低速区和超音速区域的性能。

当飞机亚音速低速飞行时,减少后掠角,机翼平直可以提高机翼升力系数,获得更好升阻比。这样可以在低速飞行,譬如起降阶段获得更好飞行性能,在巡航时候也可以获得更好的经济性,省油扩大航程。

而当飞机进行超音速飞行时,增加后掠角,从而减少超音速的诱导阻力,获得更好的超音速性能。因而这种设计方案在60~70年代非常流行,特别是对地攻击为主的攻击机和轰炸机来说,低速省油增加航程,高速冲刺突防就是最看重的两项指标,所以选择可变后掠翼简直是完美。

同时舰载机对于起降性能要求非常苛刻,所以对于大型舰载机来说,可变后掠翼可以显著改善低速性能。所以直到美国海军的F-22N计划,也是选择可变后掠翼方案,来同时兼顾低速起降,和高速的超音速巡航两个方面。

但是可变后掠翼的代价太大了,一方面是变后掠翼结构复杂、笨重、维护困难。以F-14A 雄猫战斗机为例,平均每个飞行小时所需要的保养时间高达31.3小时,可变后掠翼翼盒中的那一套复杂的液压驱动系统对于航母地勤来说简直是噩梦。维护性能差、维护费用高,使得苏联解体后,雄猫退出航母甲板的罪魁祸首

另一方面,可变后掠翼对于飞机设计上的限制也相当大。比如可变后掠翼机翼不能安排副油箱,武器挂架要使用特殊的旋转挂架;对于翼身融合方面制造相当大的障碍;同时对于气动和机身重心变化影响较大,对于静不稳定设计飞机来说,设计可变后掠翼难度相当大。所以逐渐,可变后掠翼越来越成为一把双刃剑,代价太大,对自身的限制和约束同样非常大。

特别是随着气动研究发展,在航空设计上边条翼的出现,可以较好的替代可变后掠翼的功能。边条翼通过在机翼根部前缘处,加装一后掠角很大的细长翼形成的复合机翼。在高速超音速飞行时,后掠角极大的边条翼同样可以起到降低部分诱导阻力作用,而主机翼只需要做好主要飞行区域设计就可以。就这样边条翼与主机翼形成两种不同后掠角,同样可以产生兼顾低速和高速区域性能的作用,虽然其调整能力远不如可变后掠翼,但是付出的重量代价也非常小。

边条翼最显著的应用者大黄蜂,从某种意义上将也是“大黄蜂”代表的边条翼,终结了“雄猫”代表的可变后掠翼

再加上边条翼对于飞机飞行性能改善还有多个方面。设计成机身边条的形式,增加翼身融合度,降低飞行阻力。边条翼分割机身前部气流,增加机身前部压力,提高飞行稳定性。不仅如此,边条翼可以拉出强劲的边条涡流,利用涡升力,增强低速和大仰角的升力能力。两者进行此消彼长,在进入80年代三代机时期,边条翼迅速流行,可变后掠翼在战斗机和战斗轰炸机领域迅速退出。

三代机中的两大标杆和经典,F-16和苏-27都是采用机身边条翼的设计布局

在最后的轰炸机领域,又随着B-2轰炸机的出现,飞翼机构型也成为主流,飞翼构型本身亚音速升阻比最高,整个飞机就是个升力体。而隐身突防理念代替超音速高速突防,突防威力和效果更加可怕,本身研究轰炸机的没几个,当他们把注意也开始放到隐身轰炸机时,可变后掠翼最后的舞台也就失去了。


五岳掩赤城


变后掠机翼最大的问题是变后掠操纵机构重量大。让飞机的有效载荷大幅度减少。

为什么重量大呢?

在普通结构中,机翼通过机翼根部与机身连接在一起。机翼上产生的升力通过整个翼弦长度传递到机身。升力和重力达到平衡,机翼厚度吸收升力形成的力矩。整个机翼根部受力均匀,不需要额外加强。

变后掠机翼和机身通过一个铰链连接。而铰链承受径向扭矩能力很差。全机重量都通过这两个铰链传递。为了承受一半的全机重量,必须极大的加强。加强就等于增加重量。而不良的受力方式让承载效率降低,增加的重量比正常方式成倍增加。再加上液压操纵机构的重量。

所以变后掠翼的操纵方式决定了重量过大。

变后掠翼的好处是起飞距离短,增加了航程,提高了速度。在发动机功率不足的情况下,实现了高速和远程的矛盾。适合远程轰炸机、远程攻击机和远程截击机。不适合轻型飞机。

现在的发动机推重比达到了10,推力超过15吨,涡扇发动机耗油率比涡喷发动机低很多。航程和速度的矛盾已经被大大弱化,不再是一个重要问题。发动机功率的提高解决了这个问题。


一叶枫流O灵似舞妖


20世纪后半叶曾经勃发出一阵可变后掠翼的战机设计潮流,并且诞生了米格23、苏-22、F-14、F-111、狂风等著名的可变后掠翼战机。可很这股潮流就从人们眼前消失了,到今天再也没有新的可变后掠翼结构战机被设计出来。

为什么各国要放弃这种构型呢?因为可变后掠翼从一开始就是种复杂化设计。人们为了让战机同时能兼顾高速性能和低速性能,将机翼做成了能前后折动的结构,当机翼后掠时,降低阻力,适应高空高速;当机翼展开时,增加静稳定性,提高低速时的操纵能力.

例如美国海军装备的F-14“雄猫”,航母的弹射器可以让更重的飞机上天,但过重的高空高速战机在甲板上降落时,可能会发生阻拦索负荷过大以及机体受力过重的问题。通过可变后掠翼可以让战机以极好的慢速稳定轻巧的降落,同时兼顾了F-14的空战性能和对地对海攻击任务。

但就像上面说的那样,可变后掠翼是一种复杂化设计,它增加了机械的零件数量,产生了更多的不稳定因素,直接影响到作战和维护,还极大的提升了重量,增加了制造成本。对于武器而言,可变后掠翼虽然优点多多,但随着时间的发展,缺陷也会逐步的展现。

随着战机技术的进步,更多的先进战机被设计出来,首先人们已经找到了更好的方式来解决高速与低速间的飞行问题,而且人们就已经不再追逐过去那种高空高速的截击模式,先进的导弹代替了这部分任务。

其次战机的作战开始强调探测、隐身、电子对抗,战斗的距离和范围也越来越远,不再需要改变翼形来获得多功能性。

后掠翼的控制机构占用的死重特别多,翼载又高,还会影响隐身外形,现代战机可以像F22那样强调超音速巡航时的超机动性,也可以像F35那样强调态势感知能力和机头指向性,谁还会牺牲这些长处和隐身能力换取一个高低速切换能力?

何况现代四代机更先进的气动外形和推力矢量发动机完全不比可变后掠翼差,在复杂机动性上前者甚至做的更令人惊叹,亦不会增加死重和结构复杂度。就连许多三代机都做到了电传自动化控制翼面了,所以利弊权衡之下,尽管可变后掠翼可以做到在各种速度下的优化配置,现代战机也不会再采用。

不过,可变后掠翼并没有真的被丢到垃圾篓里,它究竟还会不会再度出现,取决于人类的飞机设计能力和战争模式。

比如轰炸机领域可变后掠翼还是存在着优势的,像B-1B“枪骑兵”和图160“白天鹅”,正是靠着可变后掠翼才获得了更短更大载荷的起降能力,否则3000米跑道根本就不够飞,单单是设计出这样性能的超音速轰炸机都很困难呢。


王司徒军武百科


因为有了更好的替代方案,那就是“脱体涡升力”,“静不稳定布局”,“主动控制技术”。

可变后掠翼的核心思想就是通过机翼后掠角的切换,使飞机获得更高的飞行速度,或者机动性。本质上就是提高升阻比。但是代价也是很大的,一方面,可变后掠翼要付出很大的重量,参考F-14与F-15,其中F-15的空重是13吨,而F-14的空重是19吨,都已经接近五代机F-22了。重量的上涨必然在一定程度上抵消可变后掠翼带来的优势。


另一方面,可变后掠翼还有一个技术上的设计难点,那就是机翼转轴的位置。机翼转轴越靠外,作用越小,提高的升阻比减少,而靠内,则转轴机构的重量上涨,这带来了设计的困难。

真正取代可变后掠翼的,是“主动控制技术”,也就是所谓的电传飞控,通过机载飞控计算机来操纵舵面。通过“主动控制技术”,飞机可以设计成先天静不稳定布局,静不稳定布局提高飞机的操控性,使得舵面面积可以减小,有助于减小飞机的阻力,等同于提高升阻比。同时,也使得飞机可以在气动外型上大规模地使用“脱体涡升力”,也能提高飞机升阻比,并且这几种技术并不会让飞机增重。相比可变后掠翼有很大的优势。


实际上“脱体涡升力”在二代机上就有应用了,比如著名的F-4鬼怪战斗机,美国的F-5E战斗机,苏联的MIG-23战斗机,他们都一定程度上应用了“脱体涡升力”,但是提升不大。最主要的原因是因为,“脱体涡升力”带来的增益是非线性的,在不同迎角,不同速度下,提高的升力系数的比值不定,非电传飞控是无法操控的。


F-4,F-5E和MIG-23都使用了电传增稳技术,在一定程度上,这种非线性的升力增益只要不对最终升力系数带来过大的影响也能飞,但是对飞行性能的提高实在是非常有限。


种花家的军事兔


因为已经是过时的设计了,可变后掠翼已经是上个世纪的设计了,该设计通过机翼后掠角变化,使飞机在低速和高速飞行中获得理想的机翼前缘升力。代表机型有图-160白天鹅
以及F-14雄猫



以我国现在的技术已经完全能够解决可变翼的需求了,就没必要在使用可变翼技术了。可变翼本身也有诸如重量大,结构复杂等缺点。我国空军现主要发展的是歼-20式隐身式战斗机。
以及类似美军B-2蝙式隐身战略轰炸机。
军事

装备的发展要根据自身需要以及本国国情而定,不能盲目跟风或者对比,否则就会像前苏联一样被美国拖入疯狂的军备竞赛,到最后也是得不偿失。总之一句话‘没有最好的、只有最适合的’。


军迷WYW


无论战斗机你怎么改变鸡翼布局。也挡不住导弹的速度。只是提了战斗机的升力和激动性。但是随着矢量发动机技术的不断改进和更加合理的鸡翼设计的提高。根本没有把飞机的鸡翼改成可变角度的鸡翼必要性。不过未来高性能战斗机仍然需要这种能改变鸡翼的方法来增加速度。和提高战斗机的机动性能。如果一架未来战斗机有可达到4-5-6马赫的速度的有人驾驶战斗机。那么战斗机上的穿甲弹可以在战斗机加速度和导弹本身的重力加速度的情况下。穿甲弹可以穿透15至30层楼然后再爆炸。威力大大增加。当鸡翼收缩到机体内时候,它几乎就是个炮弹。速度更加快。而且不容易被击落。总而言之。未来高性能战斗机仍然需要可变翼的战斗机。当然这种战斗机需要特殊飞行员才能驾驶。它就像一只苍蝇那样,机动灵活连你的眼睛都没有它的反应速度快。


aircraftone


显然是由于得不偿失,变后掠翼为了解决高空高速和低速机动的矛盾搞了一堆复杂的机械结构,加大机体重量,减少燃油和载弹空间。此外还要加大飞机飞控系统的计算投入,还要处理机翼变形带来的空间处理 ....所以,总的来说也就是美国这种土豪国在国力全盛期间可以用这么奢侈的解决方案。 (苏联那是被逼的,F14 出来了,看起来那么牛,不能落后啊,不然社会主义强国的面子怎么办?其实米格23的变后掠翼是假变后掠翼,不是F14那种无级变速的,只有三档,手动的,哈哈哈,看起来像就可以啦)

由于现在的材料技术,发动机技术的发展,飞机的高空高速和低空机动矛盾得到了很大缓解,自然就没有人玩这种过时的方案啦


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