超大型战略运输机选择飞翼式布局会有何性能?

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个人感觉,如果说运输机采用飞翼式布局的话,首先它的重量会大大增加,载货的能力可能还不如传统的飞机布局,飞翼式布局会影响货舱容量。飞翼式的布局可以使整个机身看起来扁平,主要可以减少雷达反射面积,提高其隐身性能。货物容量少,运输成本高。先不说这些,要想设计出来这种飞机肯定不容易,货舱肯定会影响其气动布局,它本来就是为了减少雷达反射才那么设计,有了货舱那肯定适得其反,没有了本来的功能。

现代作战飞机的气动布局有很多种,主要有常规布局、鸭式布局、无尾布局、三翼面布局和飞翼布局等。

1. 自从莱特兄弟发明第一架飞机以来,飞机设计师们通常将飞机的水平尾翼和垂直尾翼都放在机翼后面的飞机尾部。这种布局一直沿用到现在,也是现代飞机最经常采用的气动布局,因此称之为“常规布局”。

2. 鸭式布局,是一种十分适合于超音速空战的气动布局。早在二战前,前苏联已经发现如果将水平尾翼移到主翼之前的机头两侧,就可以用较小的翼面来达到同样的操纵效能,而且前翼和机翼可以同时产生升力,而不像水平尾翼那样,平衡俯仰力矩多数情况下会产生负升力。早期的鸭式布局飞起来像一只鸭子,“鸭式布局”由此得名。

3. 无平尾、无垂尾和飞翼布局也可以统称为无尾布局。对于无平尾布局,其基本优点为超音速阻力小和飞机重量较轻,但其起降性能及其它一些性能不佳,总之以常规观点而言,

无尾布局不能算是一种理想的选择。然而,随着隐身成为现代军用飞机的主要要求之一以及新一代战斗机对超音速巡航能力的要求,使得无尾——特别是无垂尾形式的战斗机方案越来越受到更多的重视。

4. 在常规布局的飞机主翼前机身两侧增加一对鸭翼的布局称为“三翼面布局”。三翼面布局形式可以说最早出现在六十年代初,米高扬设计局由米格-21改型而得的Е-6Т3和Е-8试验机。三翼面的采用使得飞机机动性得到提高,而且宜于实现直接力控制达到对飞行轨迹的精确控制,同时使飞机在载荷分配上也更趋合理。俄罗斯的苏-34、苏-37和苏-47

都采用这种布局。 早在二战期间,美国和德国就开始研究这种布局的飞机。

5. 现代采用飞翼布局的最新式飞机,就是大名鼎鼎的美国B-2隐型轰炸机。由于飞翼布局没有水平尾翼,

连垂直尾翼都没有,只是像一片飘在天空中的树叶,所以其雷达反射波很弱,据说B-2在雷达上的反射面积只有同类大小飞机的百分之一。

6. 变后掠布局较好的兼顾了飞机分别在高速和低速状态下对气动外形的要求,在六七十年代曾得到广泛应用,但由于变后掠结构所带来的结构复杂性、结构重量的激增,再加上其它一些更为简单有效的协调飞机高低速之间矛盾的措施的使用,在新发展的飞机中实际上已经很少有采用这种布局形式的例子了。

在传统的飞机设计中,飞机重心总是位于机翼的前面,这一点使得机翼提供的升力会打破机身的平衡,飞机很容易造成机斗向下俯冲的趋势,为了平衡这种趋势,通常在飞机尾部设计一些小的向下作用力的控制翼面,用以抵销飞机的俯冲趋势。其基本原则就是飞机可以在某些角度内自由飞行,当减小动力的时候速度降低,机翼的升力降低,机斗也就会自然降低,然后飞机就会开始下降。 飞机若想达到简单而又安全是有很多障碍的。位于飞机尾翼上的控制翼面使飞机往往比实际所需的长度要长,而这些延长的机身处于平衡考虑大部分还不能承担载荷,此外,控制翼面的存在还会增加阻力,降低飞机的整体性能。最大的问题是这些翼面再增大阻力的同时还增加了飞机的重量,这就使飞机发动机必须提供额外的推力以产生比原本飞机所需更大的升力才行。 传统的飞机布置方式——载荷在前面控制翼面在后面——还会造成另一个问题,即对机翼产生向后的弯曲倾向(挠度),所以有时候机翼会在重心的前面有时会在重心后面,飞机的稳定性和(通过额外翼面的)控制性是同样重要的。然而,如果没有额外的控制翼面就可以降低阻力和重量,在大多数情况下,这样做都可以显著的减小飞行阻力,而设计师也可以专心解决稳定性的问题。 飞翼唯一的缺点是为了使机身更好的隐藏于机翼中,飞机的机翼必须设计的比通常的机翼厚得多。在低速时这一点无关紧要,但是当飞机接近音速时,在机翼相对较厚的部位就会产生巨大的阻力效用,所以飞翼不适合高速飞机,它们对阻力比一般飞机更为敏感。除此之外,在高速时还会出现一系列的稳定性问题,例如“马赫下俯”(mach tuck),设计人员需要经过许多艰苦的工作来加以解决。 由于这些原因,对飞翼的研究仅限于1930到1940年代,那时候飞翼被认为是一种生产大型客机的自然解决方案,这种飞机的载客量要够大同时还可以装载足够跨大西洋定期航班的燃料。飞翼的巨大内部容积和低阻力使它自然而然的扮演起这一角色,美国的杰克·诺思罗普、德国的亚历山大·李比希和肖特兄弟都进行了这方面的研究,而德国的雨果·容克在1910年时已经取得了一个飞翼滑翔机的概念专利。 容克在1919年开始他伟大的JG1设计,试图把乘客放在厚厚的机翼内。但是1921年联合航空管制委员会宣布尚未完成的JG1飞机破坏了一战后对德国飞机尺寸的限制,容克设想的未来派的飞翼最多可容纳1000名乘客,最接近成功现实的是1931年的容克 G-3834座Grossflugzeug飞机,客舱位于机翼前缘向内嵌入机翼,当时最大的陆上飞机(相对水上飞机),绰号“飞行旅馆”的G-38加入了汉莎航空公司的机队,后来它又转作军事用途直到1941年从雅典撤退的英军摧毁,日本获得容克的授权建造了几架G-38作为轰炸机。 许多二战晚期设计的德国军用飞机都是基于飞翼,或者在此基础上进行修改,以尽量增加采用喷气式发动机飞机的航程。最著名的要数容克Go-229战斗机,这种飞机1944年首飞,它不但结合了飞翼(Nürflugel)的概念,而且有两台隐藏在可吸收雷达波的复合材料机翼中的喷气发动机,现在飞机原型仍然由史密森保存在其原始状态。 战后很多概念设计都基于飞机的平面形状,但是问题很快显现。为了延长轰炸机航程,对飞翼的兴趣一直延续到1950年代,诺思罗普 B-49轰炸机是它最后的绝唱,但是它最终并未投产,即使是飞翼设计也不能弥补载油量的要求,后来更大的普通形式的飞机像波音 B-52轰炸机被建造出来取代了飞翼设计。随后的远程轰炸机再也没有采用飞翼形式的了,直到B-2幽灵隐形战略轰炸机的出现。 1980年代飞翼作为一种可以大幅度降低雷达反射信号的方式再次引起人们的注意,这最终导致了诺斯洛普公司的B-2幽灵隐形战略轰炸机的问世。在这一项目中,优异的空气动力学不是关键问题。 由于飞翼在中低速范围内仍能保持优异的性能,其作为战术运输机的设想从未中断过,波音公司一直在进行一个采用翼身融合运输机的项目研究,这种运输机具有洛克希德C-130d大力神运输机的尺寸大小,同时有更远的航程和多1/3的载荷。有很多公司如波音、麦道、德·哈维兰公司都曾考虑设计飞翼式的客机,但是到目前为止均未实现。