飞机发射了一边的导弹以后,是如何保持重心平衡的?

策划师亚瑟


对作战战机来说,投掷炸弹之后会,产生很多的反应,其中,在一侧的导弹发射之后,另一侧尚有挂载,从而形成两侧的挂载重量不同,造成一个偏重的问题,这个现象还是很正常的存在,但是没有构成成为什么大的问题,因为有许多办法可以解决这个小麻烦。

早期的战机,会受偏重的严重会影响到战机的飞行姿态,这时就需要飞行员进行一下手动的操作调整,后来伴随着技术的进步呢,这种人动调整就变成了计算机飞控系统的一部分,可以自动进行调节,也就是说,飞行员在操作时,已经不需要去专门进行这样的调整的,在实际上不会感受到相关的影响了。

这个问题早已成为现代飞控系统软件的可以处理的问题之一,实际上不成为大问题了,只不过没有体现出来,飞行员不会有什么感觉啊,这种情况只不过是没人愿意解释,属于技术上的细节工作,尤其只是软件处理的问题了。


麦田军事观察


早期靠飞行员手感。

中期靠同时打两枚导弹的方式平衡

后期靠飞机的自动配平系统。


先看一张图:

这架战机上遗落了一根小绳子,这可是相当重要的飞行仪表!

在飞行过程中,如果飞行发生偏航,那么这跟小绳子就会被气流吹歪,飞行员在第一时间内就可以发现飞机处于不平衡状态了。从第一次世界大战开始,很多飞行员都是靠着这种方式保持飞行平衡的。方法虽然古老但是行之有效。


其次,飞机飞机挂弹药的位置有讲究的。

重型导弹往往会挂的更接近飞机中心线,而小型的导弹则可以适当的接近机尖端(甚至挂在机尖上)

这样的话,即便发射或丢弃了某一位置的武器,按照杠杆原理来说,实际上对飞机的影响都不大。


在类似于电影《独立日》中F-18直接同时射出两枚导弹的场景是有的,但真心不常用。

对于保持机身平衡的方法有很多,但射两枚导弹保持平衡是最浪费钱也是最危险的行为。

基本上属于电影作秀的感觉,但唯一正确的就是 按照次序发射了对称位置的导弹。这样给飞机带来的平衡负担也就是最小的了。


再有就是

飞机是有地平仪的,这里面有个陀螺系统,

在非操作指令下的偏航或者滑坡道目前都可以自动纠正。——这也是战斗机静不安定设计的一个基本操作要素。——其实本身战斗机两边导弹挂的完全一样重,战机飞行也是不平衡的,在自动修正的大前提下,导弹左右边有些许的不平衡还真不是问题。


军武数据库


这就是视觉上的错误认识,很少有人知道战斗机与机载武器之间的重量关系,小编印象里最重的空空导弹也才一吨而已,一般的空空导弹也才几百公斤而已,而现代化战斗机的机身重量一般都在12吨往上,如果是在飞行状态加上燃油和驾驶员的重量,整个平台的最大起飞重量高达30吨的级别,苏57飞行时就是35吨重的庞然大物,这时候对于飞机而言导弹就是微不足道的重量。

设想一下,我们平时乘坐的公交车也不会要求乘客均匀乘坐,那怕是全部挤在车体的最前边也不会导致操作不畅的问题,而对于那些双层巴士,乘客在上下两层之间来回走动也不会影响车身的稳定性。在现代化大客机上也同样如此,乘客来回走动或者行李装的不均匀也不会影响飞机的稳定飞行,因为对于巴士和飞机的巨大重量而言,一点点可怜的重量变动是不会有影响的。

再退一步讲,战斗机在设计时会考虑到极端状况下的生存问题,也就是在机身失去平衡之后是否还能继续飞行。一般战斗机收到重创之后,只要不影响机翼生产升力就能持续飞行,现代化的战机甚至可以依靠一个机翼连续飞行儿不出意外,想想看,失去一个机翼之后战斗机的重量平衡已经被彻底打破了,在这种情况下都没有因为平衡问题坠毁,导弹那点重量引起的问题是完全可以忽略不计的。


利刃巨透社


看了几个回答,很多都说“导弹很轻,可以忽略不计”,要知道在飞机高速飞行时,重量变化对飞机的影响是很明显的,况且射导弹只是一种简单情况,更复杂的是加挂副油箱的战斗机,接战前要丢掉副油箱,这个有时候就是1吨多的重量变化,你打个三四枚中距弹,又是几百公斤的重量变化,在这你给我讲重量可以忽略不计?

也就是现代战机“强大的设计和先进的航电飞控系统”一起作用,上图这种对称性挂载才成为可能。要知道以前航电系统很原始的时候(其实距离现在也没多久),飞机的配平工作是一件很麻烦的事:法国的超军旗战机为了保持战斗后的平衡问题,采取非对称挂载,机翼两侧一边挂载副油箱,一边挂载飞鱼导弹,打导弹的同时丢弃副油箱来保持平衡。

就上图这种对称挂载,打完一边的弹药、扔完一边的副油箱,你给我说没影响?,当然,对于现代化的战机和其他飞机来说,得益于电传飞控技术的进步,对称挂载、非对称挂载、只打一边导弹什么的当然都不是事儿,只不过配平工作由计算机和配平系统自己去做了,还不是重量变化没有影响。

当然计算机自动配平也需要“配平系统装置、飞机相关部件动作”来配合,比如说平尾的水平安定面可以进行偏转起到一定的配平作用;大多数客机、运输机和战斗机都有燃油系统根据计算机指令自动各油箱间穿油来保持平衡(这个不需要很大量的油料流动,在设计合理的情况下,重心变化与力矩之间的关系,只需要很少的油量变化就可以达到配平目的。

其实战斗机发射导弹后的水平平衡问题与运输机空投重装备引起的俯仰平衡问题来说,算是小的多了,那么军用运输机的资料不方便说,这里给出空客A320的民用飞机配平操纵系统(上图),一张图应该能说的很明白了。总之,现代飞机的配平都是计算机通过电传信号指令相关部件动作,或者机械液力装置自动运作进行的,在自动化配平系统故障时,还需要采用人工干预方式配平。


装备空间


在电传操纵并不成熟的年代,飞机武器挂载通常采用对称的方式进行,而且武器的重量和布置方案都需要经过认真考虑。较重的武器通常会挂在距离机身或机翼根部较近的位置,而较轻的武器则要靠外一些。当时飞机主要采用机械液压操纵,这就需要飞行员手动调整飞行的姿态,飞机发射一侧的导弹后,飞机重心会突然发生改变,这时飞机就会因为新产生力矩而发生转动,飞行姿态也随之变化。在手动操纵调整飞行姿态的年代,飞行员很难做到及时保证飞机的平衡,尤其是在战斗状态下,因此这就需要对飞机武器挂载和布置方案进行认真的研究。

(战斗机的武器挂载方案通常采用两侧对称的布置方式)

(发射一侧导弹后会产生一个不稳定力矩导致飞行姿态发生变化)

飞机在发射一侧武器时,通常会采用两种方法解决飞机的平衡问题。第一种方法就是,将另一侧武器也发射出去,这样飞机也会重归平衡。这种方法在攻击机和战斗轰炸机上比较常见,它们挂载的导弹、火箭弹以及炸弹都会以这样方式发动攻击,以避免飞机因翻滚而导致坠毁。第二种方法是利用副油箱进行配平。当飞机一侧挂载武器较重时,另一侧就会加挂副油箱,以此来保持飞机的平衡。当发射完一侧的武器后,飞行员会迅速将副油箱抛掉,这样就保证了飞机的左右平衡。这种方法曾多次出现在实战中,比如在1982年的英阿马岛战争中,阿根廷的超军旗式战斗机就采用了一侧加挂飞鱼导弹,另一侧以副油箱配平的方法,随后以超低空突防的方式一举击沉了英国谢菲尔德号驱逐舰。

(超军旗式攻击机)

对飞行员来说,手动操纵配平是一件困难的事情,但是随着电传操纵技术的成熟,这个问题已经得到了解决。在飞机发射一侧导弹后,飞控软件会迅速操纵机翼和尾翼,从而自动调整飞机的飞行姿态,由于电信号传输速度很快,所以飞机的飞行姿态几乎不会发生任何改变。除了上述方法外,大型作战飞机(比如轰炸机)还可以通过调整机内燃油在不同油箱内的含量进行配平,这同样可以保证飞行的稳定。

(鹰狮战斗机的飞控软件示意图)

对第三代和第四代飞机来说,他们的飞行品质已经有了翻天覆地的变化,飞行员的负担已渐渐被电脑系统所取代。而战斗机的挂载配置也变得更加自由,即使挂载武器没有采用对称布置方式,也不会对飞行姿态造成太大的影响。况且一些导弹在设计过程中,还采用了边条翼、矩形翼以及梯形翼的设计,这样导弹本身也会具备一定的升力,在导弹重量不是很大的情况下,这部分升力足以抵消其自身重力,因此在导弹发射后对战机的影响也比较小。总之,随着技术的进步,飞机飞行状态的调整已经变得更加容易,武器挂载与配平的自由度也因此得到了很大的提升。

(以色列的怪蛇4空空导弹采用了边条翼和梯形翼的设计)

(飞控软件和电传操纵技术的进步让战机配平更加容易)


战情解码


战机上的飞控系统可以通过控制机翼的升力配比来保证飞机在飞行过程中的平衡性。不知道大家有没有注意过飞机的机翼结构,如果大家在坐飞机的时候刚好有坐到机翼后面窗边位置的话,就会发现机翼上有着一片片像“挡板”一样的东西,比如下图所示,这些机翼上的结构其实就是襟翼、副翼和扰流板,通过控制这些结构的伸缩、开合、角度等参数,就可以控制机翼受到的升力、阻力大小。比如当飞机在地面降落需要减速的时候,扰流板就会被液压装置给顶起来,从而使机翼获得更大的阻力,同时升力也减小,可以让飞机的速度在最短时间内降下来。以后大家坐飞机的时候可以注意一下。

▲图一:机翼结构

至于襟翼,它的作用就是通过改变机翼面积和弧度来控制机翼的升力系数,因为所谓的襟翼是可以伸缩的,比如下图所示,简单来说:当襟翼伸出时,机翼的的弧度和面积都会增大,根据流体力学中的“伯努利定理”(流体流速快的地方压力就小),我们可以知道此时的机翼就会获得更大的升力。当然了,襟翼的类型有很多,比如根据位置、形状、作用的不同,襟翼也有着不同的名字,像前置襟翼、后置襟翼、吹气式襟翼、克鲁格襟翼等,如下图二所示,为襟翼大概的种类概括。这里不一一讨论。

▲图二:襟翼的伸缩

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▲图三:襟翼种类

说完襟翼,再来看靠近机翼翼端部位的副翼,副翼其实就是一块可以上下偏转挡板,作用原理跟襟翼也差不多,同样是通过控制它的偏转角度来控制机翼翼端获得的升力大小,从而控制飞机的左右翻滚。即:当副翼向上偏转时,此时机翼获得的升力减小,反之,当副翼向下偏转时,机翼获得的升力增大。

所以,像下图四所示的那样,以飞行员视角来看,想要控制飞机往右翻滚,那么此时需要增大左翼升力、减小右翼升力,即控制左副翼向下偏转、右副翼向上偏转;而要控制飞机往左边翻滚时,则是刚好相反,控制左副翼向上偏转、右副翼向下偏转,以便减小左翼升力,增大右翼升力。

▲图四:机翼的副翼工作原理

而这些机翼上结构基本上所有的飞机都有,就算有所差别也是大同小异,战斗机也同样不例外,机翼上同样有襟翼、副翼等结构的,比如下图五中Su-27K(后面被改名为Su-33)战斗机,图中我箭头所指的就分别是机翼上的副翼和襟翼,所以,

当战斗机发射完导弹之后,飞控系统可以通过控制两侧机翼的升力配比来让飞机保持平衡,简单来说就是,当左机翼打出一枚导弹之后,左机翼的负载以及气动结构都会出现较大的改变,这时飞控系统就需要通过控制左翼上的襟、副翼来调整左翼受到的气动阻力和升力,以便和右翼保持平衡。当然了,具体怎么控制就不是我们可以知道的了,这也是飞控系统的事情。
▲图五:Su-27K舰载机

最后,飞机的配平还跟它上面的油箱分布有关,我以前在别的问答中给大家介绍过各种飞机的油箱位置,这里顺带提一下,比如下图中的就是F-22战斗机的油箱位置分布简图,图中蓝色的部分就是战机的油箱位置,战斗机与大型客机不一样,对空间利用率的要求非常高,必须充分利用机身内部的空间来储存燃油,所以从图中我们也可以看到战机的油箱在机翼、机体中部都有分布,有特殊要求的还会携带副油箱/保形油箱,而

战机的配平除了控制机翼的升力、阻力之外,通过对燃油的位置的分布控制,也同样能控制战机的重心位置,其实跟客机的油箱配平差不多,油箱之间可以通过管线和油泵来连接,通过对燃油流动的控制来实现相互之间的配平。

▲图六:F-22战机油箱分布

因此,关于战机发射导弹后如何保持平衡的问题,到这里基本上也就介绍完了,总结一下就是飞机上的飞控系统可以通过对机翼升力、阻力配比的控制,以及油箱内燃油的配平,来实现对战机在飞行过程中重心的控制。


哨兵ZH


这个得看导弹类型!战机挂载的导弹分为三种,一种是对地攻击型,一种是对空进攻型,还有跟对空自卫型。这三种导弹的使用方式是不同的。对地攻击型导弹最重,往往一枚导弹的重量都在225公斤以上,普遍则是500公斤以上,战机挂载对地进攻导弹往往是放在机腹地方,挂载数量多是单数(1,3,5)这样的,在发射导弹的时候会看需要使用,一般如果只发射一枚的话会直接投射在机腹下的那一个单枚,这样的话对机体平衡是没有影响的;而如果是目标超过两个,则保留机腹下的那枚导弹,发射两翼的对地导弹,这样的话对机体平衡同样也没有影响。

其次,对空进攻型。这种导弹相对来说比普通的对地导弹轻了许多,一般一枚的重量也就是在100~150公斤左右,局部超视距导弹总重在300公斤左右。这种导弹一般是空优战机挂载的武器,其使用方式跟对地导弹使用方式类似。

最后一种是自卫性防空导弹,这种导弹往往就是挂在翼尖的那几枚,一般是2枚或者4枚,都是不分机种的挂载,这种导弹的重量轻,只有20~40公斤左右,这种一枚导弹对机体的整体平衡影响不大。


优己


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战机虽然给人以高大上的形象,但它毕竟也只是一架飞机,归根结底,战机只是军队作战的工具,它无法改变一些固有定律,因此,一旦战机本身的载重出现变化的时候,它也需要调节自身来保持重力平衡。

飞机发射导弹后,必须保持重心平衡

很多人说了,战机那么重,尚且可以在空中来去自如,如果只是发射一侧挂载的导弹,其飞行姿势应该不会有太大变化,至于保持重力平衡更是顺其自然的事,根本用不着使用一丁点手段。不得不承认,这种说法非常愚蠢。

要知道,战机交战前往往会先扔掉副油箱,这本身就是1吨左右的重量,如果再将这一侧的导弹发射出去,战机某一侧的重量就会又少几百公斤。战机在空中飞行本来就利用了空气动力学的相关原理,其一侧重量发生变化,战机各部位所受的空气阻力和牵引力也会发生变化。因此,战机在此种情况下还能正常飞行,无非是因为科研人员采用了非常有效的配平手段。

现代战机的配平方式

随着科技发展,现代战机通常都有非常完善的电传飞控系统,该系统依靠计算机、机械液力装置、燃料系统以及其他各类系统及时完成战机的配平工作。这种情况下,无论战机采用对称挂载,还是非对称挂载,发射导弹都不会影响其正常飞行。具体到实际操作过程,当战机失去重力平衡时,平尾的水平安定面会偏转,与此同时,燃料系统的各邮箱也会“穿油”,当然了,流动的油量并不会太大,战机的平衡就会被恢复。

法军的非对称挂载省去不少麻烦

以前没有先进电传飞控系统的时候,各国只能采用最传统的配平方式,法军超军旗战机为了避免繁琐的配平过程,采用了非对称挂载方式,飞鱼导弹和副油箱分别被挂到了上述战机的两侧。当打导弹的时候,其副油箱也会在同一时间内被扔掉,这样的话,超军旗战机也倒是能实现配平。

与自动配平相比,人工配平也很重要

不过,无论是原始的配平方式,还是先进的电传飞控系统,如果没有检查到位,很有可能发生故障,这种情况下,人工干预配平就显得尤为重要了。整体而言,自动配平系统效率高,可以有效应对战场形势,但必要时候,也得有完善的人工配平方案。------欢迎点赞、关注、评论!


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兔哥42928


其实,这题是个非常简单的力学题,大概学过物理的同学,应该都会解答。首先,题目中说法不严格,重心没有平不平衡的说法,只有稳不稳定,所谓的平衡,指的是物体的平衡。当然,题主表达的意思,相信大家都能明白,飞机也正是通过调整副翼、襟翼的位置,来保证整机的平衡的。下面,我就为大家稍微具体地解答一下。

1、基本力学概念

鉴于题中一些关键词语表达不严格,在这里就不厌其烦地重复一下,物理学的比较好的同学,可以自行跳过,直接看下一节。

物体的重心,是把整个物体受到的引力,集中到了一点,如上图。根据牛顿的万有引力,物体的每个部位都处处受力,做上图(左)。很显然,这种处处受力的分布载荷,再参与计算的时候,就会显得复杂且麻烦。于是,根据力系的等效与简化,用一个合力(上图右)来表示这个分布力。合力的大小,就等于原始分布力之和,方向竖直向下,位置就是重心。所以,重心就是一个点,它不是一个物体,其本身不具备是否平衡的判断。

平衡的概念,应该说从小就建立起来了。在力学上,所谓的平衡,并不是不受力,而是受到的合力等于零。上图中,这些石头都是静止状态,可以说这些石头都是平衡的。很显然,这些石头都是处于受力的状态中,只不过合力为零。


2、飞机的受力状态分析

飞机在飞行过程中的受力如下图,有重力,和空气的升力。图中,重力和升力都已经往简化中心进行简化,实际上这些力都是分布力。重力我们简化到了整机的重心位置,升力我们简化到了机翼的气动力中心位置。在竖直方向上,图中的三力平衡。

对于战斗机来说,机翼上悬挂武器弹药,其实就如同客机的机翼上悬挂了发动机一样。只不过,战斗机的弹药是可以发射的,而客机的发动机却是固定的。


3、保证平衡的措施

细心的军事爱好者肯定会发现,战斗机的弹药都是对称悬挂的,如下图。这绝对不是强迫症的原因,而是为了保证整机的平衡。

战斗机战斗的时候,所悬挂的导弹,正常密集战斗下,也是对称发射的,如下图。这样,战斗机整体仍然是处于平衡的状态。另外,导弹的悬挂也是有顺序的,最重的导弹,肯定悬挂在最中间的位置。

但是,针对某些特殊情况,只需要发射一枚导弹的时候,就会不可避免的让战斗机两侧发生不平衡。这枚导弹离得越远,这种不平衡就越加剧。

很显然,这种情况非常常见。但是,从未听说过,单侧导弹发射后,飞机会侧翻失稳坠毁。实际上,这种情况下,战斗机是靠机翼控制升力,以满足飞机平衡。

如上图,正常飞行时,战斗机挂了两个重物(图中黄色矩形),发生战斗后,右侧的重物发射出去,因此右侧向下的力变小,那么此时飞机就会发生侧翻,向左侧翻。这时候,机翼末端的襟翼(副翼)就发生左右了。它可以调整位置,如下图,改变升力的大小。

当副翼/襟翼向下,机翼升力就会变大。所以,战斗机为了不侧翻,会让失去导弹一侧的副翼/襟翼向上偏转,减小升力。而另一侧则会向下偏转,提升升力。如下图。副翼离的较远,微小的位置调整,就可以获得较大的力矩。

4、总结

战斗机发射单侧的导弹后,整机会处于不平衡的状态,容易发生侧翻。但是,通过控制副翼、襟翼的状态,可以减弱和提升相应一侧机翼的升力,从而保证整机的平衡。


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