03.07 為什麼現在空軍強國們都不發展可變後掠翼的飛機了?

且聽風吟154201046


噴氣式戰鬥機一般可以分成四代級別,這是美國式分法,與之對應蘇聯/俄羅斯將噴氣式戰鬥機分成了五代,兩者之間主要分歧點就在於雙方對可變後掠戰鬥機的認識不同。

第一代飛機,美蘇雙方認知基本一致,即裝備噴氣式發動機能夠高亞音速飛行或超音速飛行的戰鬥機都歸入到這一代,經典的機型就是米格15/17/19或者美國F-84/86。

在這種代級的戰鬥機中,通俗的說,玩的就是動力升級,替換掉原來的活塞式發動機就算是成功了。

第二代飛機,面對第一代噴氣式戰鬥機和地面防空火力的威脅,就很有必要開發具有高空高速飛行能力的戰鬥機,這種戰鬥機依靠高速飛行優勢,可以空中截殺來犯的敵戰鬥機和轟炸機,從而防衛本土。經典款就是米格-21和美國F-4戰鬥機。

在這代級別中,美蘇兩個國家對後面的改進類型出現了分歧。由於二代機過於注重高速性能,往往採用比較細長的機身、蜂腰優化設計以及非常薄的三角翼,這樣導致這一類型飛機的低空亞音速飛行能力很差,用來高速截擊作戰沒有問題,但是對於執行對地攻擊時就比較差,以及狗鬥作戰時,機動性也不是很好。為此蘇聯方面推出了一系列的可變後掠飛機,轟炸機方面有圖-160,戰鬥/轟炸機方面有米格-23;美國也是如此,相應的推出了B-1和F-111。不過美國一直這種可變後掠歸入二代機範疇,而蘇聯將其單獨設立為第三代。

第三代(蘇聯第四代),這一代戰鬥機不再追求高空高速性能,轉而追求跨音速機動能力,依靠大推力發動機和電傳操作系統來實現這一目標,傳統的可變後掠技術則已經被淘汰了(最具代表意義的就是美國淘汰了F-14)。經典機型就是蘇-27和F-15。

第四代(蘇聯/俄羅斯第五代),這一代強調的是超音速巡航、隱身、信息化、網絡化作戰能力,這些能力都已經和可變後掠無關了。

所以,截至目前,大國空軍已經不再研發可變後掠技術的飛機了,說白了,那個技術已經淘汰了。


如想了解更多軍事、航空知識,請關注“老鷹航空”,老鷹航空堅持原創回答,不做任何文字性抄襲;回答中引用的部分圖片素材來自互聯網,如侵則刪;他人請勿抄襲。


老鷹航空


變後掠機翼最大的問題是變後掠操縱機構重量大。讓飛機的有效載荷大幅度減少。

為什麼重量大呢?

在普通結構中,機翼通過機翼根部與機身連接在一起。機翼上產生的升力通過整個翼弦長度傳遞到機身。升力和重力達到平衡,機翼厚度吸收升力形成的力矩。整個機翼根部受力均勻,不需要額外加強。

變後掠機翼和機身通過一個鉸鏈連接。而鉸鏈承受徑向扭矩能力很差。全機重量都通過這兩個鉸鏈傳遞。為了承受一半的全機重量,必須極大的加強。加強就等於增加重量。而不良的受力方式讓承載效率降低,增加的重量比正常方式成倍增加。再加上液壓操縱機構的重量。

所以變後掠翼的操縱方式決定了重量過大。

變後掠翼的好處是起飛距離短,增加了航程,提高了速度。在發動機功率不足的情況下,實現了高速和遠程的矛盾。適合遠程轟炸機、遠程攻擊機和遠程截擊機。不適合輕型飛機。

現在的發動機推重比達到了10,推力超過15噸,渦扇發動機耗油率比渦噴發動機低很多。航程和速度的矛盾已經被大大弱化,不再是一個重要問題。發動機功率的提高解決了這個問題。


一葉楓流O靈似舞妖


我是薩沙,我來回答。

因為可變後掠翼已經過時!

可變後掠翼早在二戰時期就有研究,但沒有成功。

美國研究德國的試驗品Me P.1101戰鬥機,認為可變後掠翼很有研究的價值。

當時戰鬥機無非是兩種,高空高速戰鬥機、高效亞音速戰鬥機。

這兩種戰機的設計有很大區別,以當時技術是無法兼顧兩者的性能。

而可變後掠翼的跨音速和超音速性能較好。

採用機翼後掠,可以增大飛機的臨界馬赫數,並降低飛機的激波阻力,提升飛行速度。

由此,可變後掠翼兼顧了飛機在低速和高速下的飛行性能,相當完美。

世界上第一種變後掠翼戰鬥機F-111,由美國通用動力公司在1965年研發。

至於米格23、F14“雄貓”、狂風戰鬥機都是典型的變後掠翼戰鬥機。

在上世紀六七十年代,可變後掠翼是先進戰機的代名詞。



然而,兩件事宣佈了可變後掠翼的死刑。

第一,可變後掠翼結構過於複雜,重量太大。

可變後掠翼的結構和操縱系統複雜,故障率是相當高的。

大家注意伊朗的F14,自己摔掉了不少,還有一些因維護技術不夠、零件不足而報廢。

另外,可變後掠翼的特殊設計,轉動機構的重量非常大,導致飛機性能有明顯下降。

這是無法改變的缺陷。



第二,新技術的發展。

1960年以後,隨著現代空氣動力學和航空發動機技術的高速發展,很多新技術湧現出來。如採用幾何可變機翼(翼面擾流板、前緣機動襟翼等)、升力機身、邊條等技術,可以有效解決飛機兼顧高低速飛行和控制的問題。

這些技術有可變後掠翼的優勢,沒有它的缺點。

時至今日,沒有國家還是用這種設計了。


薩沙


早期的飛機飛行速度很低,基本採用的都是大展弦比的平直機翼,這種形狀的機翼升阻比很高,能夠獲得很大的升力。隨著航空發動機,以及飛機制造技術的的一步步發展,飛機的飛行速度不斷提高。戰鬥機經歷了二戰的快速發展之後,逐步進入了噴氣時代,然而人們發現,戰機的速度提升到快到1馬赫的時候,飛機就像撞到了一堵牆上一樣,阻力激增,升力驟降,飛機還會出現嚴重的抖動,甚至失去控制,飛機解體。


後來隨著人們在空氣動力學領域研究的突破,原來飛機在高亞聲速時飛機機翼上局部的一些地方空氣流速已經到達了音速,於是就產生了局部激波,並且在1馬赫左右產生的還是正激波。機翼上的氣流經過一道正激波之後,流速大減,極易出現分離,這是飛機升力驟降,阻力激增的根源。為了突破聲障這個魔咒,人們發現使用大後掠角,小展弦比的機翼能夠有效降低飛機的激波阻力。因為與平直機翼相比,大後掠角能夠降低機翼上的有效速度。當氣流以流過後掠翼時,由於後掠角的影響,只有垂直機翼前緣的氣流速度分量是產生升力的有效速度。因此作用到後掠翼上的實際有效速度比飛行速度小。這樣後掠翼可以提高飛機的臨界馬赫數,推遲局部激波的產生。


可是大後掠角小展弦比的機翼在低速時,能夠產生的升力很小,誘導阻力很大,氣動特性非常不好。這對戰機的亞音速巡航與短距起降非常不利。於是在戰機的設計上就產生了矛盾:在超音速時需要採用小展弦比的大後掠角機翼,可是在低速時,人們又希望用大展弦比的平直機翼。於是人們想,如果機翼可以轉動就好了,低速時把機翼展開,高速時把機翼向後轉,縮回去。在這樣的背景下,變後掠翼就誕生了。


變後掠翼雖然的確兼顧了高速和低速飛行的氣動要求,但是也帶來了新的問題:比如機翼在改變後掠角時飛機的重心與氣動中心也會隨之變化,我們知道重心與氣動中心對於戰機的操控是十分重要的兩個參數,協調的不好戰機可能飛都飛不起來,更不要說做各種機動動做。這也是民航飛機每次飛行之前都要進行配重的原因。因此變後掠翼飛機需要複雜的飛控系統。


另外變後掠翼飛機需要複雜的驅動機構,這就導致了戰機的空重大增。雖然變動的後掠翼能夠提升戰機的飛行性能,可是增加的重量又幾乎將增加的那部分性能消耗乾淨。綜合下來整個戰機的飛行性能也沒有增加多少。複雜的系統反而使得飛機的可靠性直線下降,很容易發生故障。


隨著航空技術的發展,邊條翼,鴨翼等各種先進氣動設計的出現,使得現代戰機的飛行性能大幅度提高,變後掠翼已經不是必需品,因此就被迅速的淘汰掉了。


雲端風火


因為有了更好的替代方案,那就是“脫體渦升力”,“靜不穩定佈局”,“主動控制技術”。

可變後掠翼的核心思想就是通過機翼後掠角的切換,使飛機獲得更高的飛行速度,或者機動性。本質上就是提高升阻比。但是代價也是很大的,一方面,可變後掠翼要付出很大的重量,參考F-14與F-15,其中F-15的空重是13噸,而F-14的空重是19噸,都已經接近五代機F-22了。重量的上漲必然在一定程度上抵消可變後掠翼帶來的優勢。



另一方面,可變後掠翼還有一個技術上的設計難點,那就是機翼轉軸的位置。機翼轉軸越靠外,作用越小,提高的升阻比減少,而靠內,則轉軸機構的重量上漲,這帶來了設計的困難。

真正取代可變後掠翼的,是“主動控制技術”,也就是所謂的電傳飛控,通過機載飛控計算機來操縱舵面。通過“主動控制技術”,飛機可以設計成先天靜不穩定佈局,靜不穩定佈局提高飛機的操控性,使得舵面面積可以減小,有助於減小飛機的阻力,等同於提高升阻比。同時,也使得飛機可以在氣動外型上大規模地使用“脫體渦升力”,也能提高飛機升阻比,並且這幾種技術並不會讓飛機增重。相比可變後掠翼有很大的優勢。



實際上“脫體渦升力”在二代機上就有應用了,比如著名的F-4鬼怪戰鬥機,美國的F-5E戰鬥機,蘇聯的MIG-23戰鬥機,他們都一定程度上應用了“脫體渦升力”,但是提升不大。最主要的原因是因為,“脫體渦升力”帶來的增益是非線性的,在不同迎角,不同速度下,提高的升力係數的比值不定,非電傳飛控是無法操控的。


F-4,F-5E和MIG-23都使用了電傳增穩技術,在一定程度上,這種非線性的升力增益只要不對最終升力係數帶來過大的影響也能飛,但是對飛行性能的提高實在是非常有限。


種花家的軍事兔


20世紀後半葉曾經勃發出一陣可變後掠翼的戰機設計潮流,並且誕生了米格23、蘇-22、F-14、F-111、狂風等著名的可變後掠翼戰機。可很這股潮流就從人們眼前消失了,到今天再也沒有新的可變後掠翼結構戰機被設計出來。

為什麼各國要放棄這種構型呢?因為可變後掠翼從一開始就是種複雜化設計。人們為了讓戰機同時能兼顧高速性能和低速性能,將機翼做成了能前後折動的結構,當機翼後掠時,降低阻力,適應高空高速;當機翼展開時,增加靜穩定性,提高低速時的操縱能力.

例如美國海軍裝備的F-14“雄貓”,航母的彈射器可以讓更重的飛機上天,但過重的高空高速戰機在甲板上降落時,可能會發生阻攔索負荷過大以及機體受力過重的問題。通過可變後掠翼可以讓戰機以極好的慢速穩定輕巧的降落,同時兼顧了F-14的空戰性能和對地對海攻擊任務。

但就像上面說的那樣,可變後掠翼是一種複雜化設計,它增加了機械的零件數量,產生了更多的不穩定因素,直接影響到作戰和維護,還極大的提升了重量,增加了製造成本。對於武器而言,可變後掠翼雖然優點多多,但隨著時間的發展,缺陷也會逐步的展現。

隨著戰機技術的進步,更多的先進戰機被設計出來,首先人們已經找到了更好的方式來解決高速與低速間的飛行問題,而且人們就已經不再追逐過去那種高空高速的截擊模式,先進的導彈代替了這部分任務。

其次戰機的作戰開始強調探測、隱身、電子對抗,戰鬥的距離和範圍也越來越遠,不再需要改變翼形來獲得多功能性。

後掠翼的控制機構佔用的死重特別多,翼載又高,還會影響隱身外形,現代戰機可以像F22那樣強調超音速巡航時的超機動性,也可以像F35那樣強調態勢感知能力和機頭指向性,誰還會犧牲這些長處和隱身能力換取一個高低速切換能力?

何況現代四代機更先進的氣動外形和推力矢量發動機完全不比可變後掠翼差,在複雜機動性上前者甚至做的更令人驚歎,亦不會增加死重和結構複雜度。就連許多三代機都做到了電傳自動化控制翼面了,所以利弊權衡之下,儘管可變後掠翼可以做到在各種速度下的優化配置,現代戰機也不會再採用。

不過,可變後掠翼並沒有真的被丟到垃圾簍裡,它究竟還會不會再度出現,取決於人類的飛機設計能力和戰爭模式。

比如轟炸機領域可變後掠翼還是存在著優勢的,像B-1B“槍騎兵”和圖160“白天鵝”,正是靠著可變後掠翼才獲得了更短更大載荷的起降能力,否則3000米跑道根本就不夠飛,單單是設計出這樣性能的超音速轟炸機都很困難呢。


王司徒軍武百科


可變後掠翼代價太大,邊條翼技術性價比更高

可變後掠翼大法,通過調整起飛機機翼後掠角,從而在不同速度、空氣密度下調整機翼升力係數和誘導阻力,可以獲得更好的升阻比。相比於傳統固定翼飛機,可變後掠翼戰機最大優勢在於可以同時兼顧低速區和超音速區域的性能。

當飛機亞音速低速飛行時,減少後掠角,機翼平直可以提高機翼升力係數,獲得更好升阻比。這樣可以在低速飛行,譬如起降階段獲得更好飛行性能,在巡航時候也可以獲得更好的經濟性,省油擴大航程。

而當飛機進行超音速飛行時,增加後掠角,從而減少超音速的誘導阻力,獲得更好的超音速性能。因而這種設計方案在60~70年代非常流行,特別是對地攻擊為主的攻擊機和轟炸機來說,低速省油增加航程,高速衝刺突防就是最看重的兩項指標,所以選擇可變後掠翼簡直是完美。

同時艦載機對於起降性能要求非常苛刻,所以對於大型艦載機來說,可變後掠翼可以顯著改善低速性能。所以直到美國海軍的F-22N計劃,也是選擇可變後掠翼方案,來同時兼顧低速起降,和高速的超音速巡航兩個方面。

但是可變後掠翼的代價太大了,一方面是變後掠翼結構複雜、笨重、維護困難。以F-14A 雄貓戰鬥機為例,平均每個飛行小時所需要的保養時間高達31.3小時,可變後掠翼翼盒中的那一套複雜的液壓驅動系統對於航母地勤來說簡直是噩夢。維護性能差、維護費用高,使得蘇聯解體後,雄貓退出航母甲板的罪魁禍首

另一方面,可變後掠翼對於飛機設計上的限制也相當大。比如可變後掠翼機翼不能安排副油箱,武器掛架要使用特殊的旋轉掛架;對於翼身融合方面製造相當大的障礙;同時對於氣動和機身重心變化影響較大,對於靜不穩定設計飛機來說,設計可變後掠翼難度相當大。所以逐漸,可變後掠翼越來越成為一把雙刃劍,代價太大,對自身的限制和約束同樣非常大。

特別是隨著氣動研究發展,在航空設計上邊條翼的出現,可以較好的替代可變後掠翼的功能。邊條翼通過在機翼根部前緣處,加裝一後掠角很大的細長翼形成的複合機翼。在高速超音速飛行時,後掠角極大的邊條翼同樣可以起到降低部分誘導阻力作用,而主機翼只需要做好主要飛行區域設計就可以。就這樣邊條翼與主機翼形成兩種不同後掠角,同樣可以產生兼顧低速和高速區域性能的作用,雖然其調整能力遠不如可變後掠翼,但是付出的重量代價也非常小。邊條翼最顯著的應用者大黃蜂,從某種意義上將也是“大黃蜂”代表的邊條翼,終結了“雄貓”代表的可變後掠翼

再加上邊條翼對於飛機飛行性能改善還有多個方面。設計成機身邊條的形式,增加翼身融合度,降低飛行阻力。邊條翼分割機身前部氣流,增加機身前部壓力,提高飛行穩定性。不僅如此,邊條翼可以拉出強勁的邊條渦流,利用渦升力,增強低速和大仰角的升力能力。兩者進行此消彼長,在進入80年代三代機時期,邊條翼迅速流行,可變後掠翼在戰鬥機和戰鬥轟炸機領域迅速退出。

三代機中的兩大標杆和經典,F-16和蘇-27都是採用機身邊條翼的設計佈局

在最後的轟炸機領域,又隨著B-2轟炸機的出現,飛翼機構型也成為主流,飛翼構型本身亞音速升阻比最高,整個飛機就是個升力體。而隱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,本身研究轟炸機的沒幾個,當他們把注意也開始放到隱身轟炸機時,可變後掠翼最後的舞臺也就失去了。


五嶽掩赤城


因為已經是過時的設計了,可變後掠翼已經是上個世紀的設計了,該設計通過機翼後掠角變化,使飛機在低速和高速飛行中獲得理想的機翼前緣升力。代表機型有圖-160白天鵝
以及F-14雄貓



以我國現在的技術已經完全能夠解決可變翼的需求了,就沒必要在使用可變翼技術了。可變翼本身也有諸如重量大,結構複雜等缺點。我國空軍現主要發展的是殲-20式隱身式戰鬥機。
以及類似美軍B-2蝙式隱身戰略轟炸機。
軍事

裝備的發展要根據自身需要以及本國國情而定,不能盲目跟風或者對比,否則就會像前蘇聯一樣被美國拖入瘋狂的軍備競賽,到最後也是得不償失。總之一句話‘沒有最好的、只有最適合的’。


軍迷WYW


無論戰鬥機你怎麼改變雞翼佈局。也擋不住導彈的速度。只是提了戰鬥機的升力和激動性。但是隨著矢量發動機技術的不斷改進和更加合理的雞翼設計的提高。根本沒有把飛機的雞翼改成可變角度的雞翼必要性。不過未來高性能戰鬥機仍然需要這種能改變雞翼的方法來增加速度。和提高戰鬥機的機動性能。如果一架未來戰鬥機有可達到4-5-6馬赫的速度的有人駕駛戰鬥機。那麼戰鬥機上的穿甲彈可以在戰鬥機加速度和導彈本身的重力加速度的情況下。穿甲彈可以穿透15至30層樓然後再爆炸。威力大大增加。當雞翼收縮到機體內時候,它幾乎就是個炮彈。速度更加快。而且不容易被擊落。總而言之。未來高性能戰鬥機仍然需要可變翼的戰鬥機。當然這種戰鬥機需要特殊飛行員才能駕駛。它就像一隻蒼蠅那樣,機動靈活連你的眼睛都沒有它的反應速度快。


aircraftone


顯然是由於得不償失,變後掠翼為了解決高空高速和低速機動的矛盾搞了一堆複雜的機械結構,加大機體重量,減少燃油和載彈空間。此外還要加大飛機飛控系統的計算投入,還要處理機翼變形帶來的空間處理 ....所以,總的來說也就是美國這種土豪國在國力全盛期間可以用這麼奢侈的解決方案。 (蘇聯那是被逼的,F14 出來了,看起來那麼牛,不能落後啊,不然社會主義強國的面子怎麼辦?其實米格23的變後掠翼是假變後掠翼,不是F14那種無級變速的,只有三檔,手動的,哈哈哈,看起來像就可以啦)

由於現在的材料技術,發動機技術的發展,飛機的高空高速和低空機動矛盾得到了很大緩解,自然就沒有人玩這種過時的方案啦


分享到:


相關文章: