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美、苏(俄)变后掠翼战机的黑历史

在战斗机的设计工作中,有一个不易克服的矛盾:要想提高飞行马赫数,必须选择大后掠角、小展弦比的机翼,以降低飞机的激波阻力,但此类机翼在亚音速状态时升力较小,诱导阻力较大,效率不高。从空气动力学的角度讲,要同时满足飞机对超音速飞行、亚音速巡航和短矩起降的要求,最好是让机翼变后掠,用不同的后掠角去适应不同的飞行状态。

于是上世纪50年代以后开始出现一项新技术——变后掠机翼。它的基本设计思想是让机翼前后转动,以改变后掠角大小,使飞机同时兼顾高速和低速飞行的气动要求,扩大飞行速度范围。具体讲,就是当飞机起飞、着陆或需要作低速飞行时,将机翼往前转动,减小后掠角,以提高飞机的低速飞行性能,缩短起落滑跑距离;而当飞机需要作高速飞行时,将机翼往后转动,增大后掠角,以减小飞行阻力,提高飞机的高速飞行性能。由此可见,变后掠翼技术可以解决超音速飞机的高低速矛盾,改善起飞、眷陆性能,这是好的一面。但是采用变后掠翼也会带来新的问题,如改变后掠角时,飞机的重心和压心也会改变,使得飞机不易操纵,此外,在结构上也需要付出代价。

世界上第一种变后掠翼战斗机F-111,是由美国通用动力公司于1965年研制成功的。随后冷战争霸的美苏又研制了F-14、米格23、苏24等多型变后掠翼飞机。但变后掠翼飞机的研制都有一段酸楚的历史。

让我们看看美国变后掠翼神器F111的黑历史,就像天皇巨星出道前端盘子卖报纸的故事。

F111战斗机是世界上载荷航程最厉害的战斗机,从1967年至今一直占据榜首位置,虽然1988年后让F-15E战斗轰炸机替代了,机动性好了一大截,但是作战半径和载荷大幅度缩水,让F111的老手怨声载道。

F111能一次挂这么多炸弹,吓死人吧,一发炸弹454公斤

F111外挂副油箱后航程6800公里,可以横跨大西洋,还可以空中加油

而且,机身还有弹仓,可以挂载炸弹和导弹

这么一款无敌的跨时代神器,是从60-90年代都是世界空军的顶配武器,但是这飞机的问题也非常的多,很多都让人很难受。

主要黑点就是,飞机不安全,首先说结构,F111是世界上第一款2倍音速变后掠翼战斗机,确实将变后掠翼的设计优势发挥的淋漓尽致,但是第一次吃螃蟹,也被螃蟹夹得很痛,简单来说就是:机翼过早断裂和飞机跳伞不安全,而且发动机进气道匹配不好,经常空中停车。

F111和F4是世界二代战斗机里面的佼佼者,二者都吃了个巨大的苦头,新飞机机翼断裂,最终发现,采用了强度太好的材料,但是容易开裂,最终引导出了断裂力学的发展。

这就是F111的逃生舱,昂贵的航电和飞行员做一起同时逃命,想的很美

另外一个就是飞机由于采用了并列双座设计,为了保证快速逃生,放弃了传统的弹射座椅,而采用了航天逃生舱设计理念完美,但是成功率不高,造成多次人员伤亡。

机翼断裂的事情经过调查后更换材料解决,逃生舱设计经过检验不可靠恢复了传统弹射座椅设计,最麻烦的还是发动机为题,TF30发动机和进气道的匹配一直很糟糕,经常机动中发动机停车,造成了巨大的安全隐患,这也是美国历史上最严重的进气道发动机兼容性问题,这个问题持续到后续的F14战斗机和标配TF33发动机。

F111发动机和进气道匹配不好,经常停车,解决办法就是进气口满口的涡流发生器改善流场

最后一个麻烦就是,飞机性能很好,设备先进,但是可靠性很差,维修困难,飞行一个小时维修几乎要50-100小时,典型的好飞不好修,和海军的A-6攻击机有一比,类似的机型还有美国的B2隐身轰炸机,都是飞一小时修100小时的主。

事实上F111和F4,A6这一代飞机也让美国海空军吃尽了苦头,为此专门出台了飞机可靠性维修性标准,从此,三代机的飞行员就很幸福,明显事故少,而且地勤也幸福,飞机检修不麻烦。

F111时代,大长腿多挂弹是主流,到了F15E时代,可靠高机动生存力高是主导,短腿点没事

从60年代美国海空军F4,F111,A6等经典机型起步,美国逐步转向可靠性维修性生存力,不再追求单纯的飞行性能指标卓越,比如航程远,挂弹多,而且到了新千年,由于精确制导武器重量大幅度下降,传统对于飞机要求的载弹量要求严重弱化,别看飞机挂弹轻了,但是杀伤力更强了。

美国人在航空界,开创了多个第一,二代机的航电和导弹,三代机的机动性和可靠性,四代机的隐身和超巡,五代机的信息,未来六代机是什么样,大家还在拭目以待。

技术落后国家追赶先进国家,是一件很难的事情,失败是常事,但是最近些年出了一个后发优势,弯道超车理论,给很多人一个刻板的印象,后发的总是容易的,先进的更容易超越的,实际上来说,军事技术领域,常见都是后发劣势,直线翻车,这种事情多如牛毛。

下面,就让我们看一看俄罗斯著名的畅销飞机,产量高达1400架,但是实际上是一款后发劣势,直线翻车作品,这就是苏霍伊设计局的苏24变后掠翼攻击机。

苏24击剑手攻击机,这是俄罗斯历史上变后掠翼设计最成功的作品,当然和美国一比就是垃圾

让我们看看如何直线翻车法,首先我们看看对比,世界第一款变后掠翼战斗机美国F111,1964年12月第一架原型机试飞,1967年10月首批生产型正式交付使用。

苏24攻击机,1970年1月17日最后确定型首飞,1974年开始交付苏联空军使用,从时间来说,明显起步晚了6年,起步的时候美国F111战斗机公开了很多资料,俄罗斯人跟踪,从常理来说,应该开发一款类似性能的武器,但是大家都错了,真的都错了。

F111A战斗机是世界上第一款变后掠翼战斗机,但是苏24紧随其后,翻车了

先看看个头,飞机看重量,F111A战斗机21.4吨,苏24攻击机22.3吨,从体重来说,苏24更重一些,但是!除了重之外,和F111相比几乎一无是处!

最大速度,F111A战斗机:2.5马赫,苏24攻击机:1.6马赫,差了0.9马赫!要知道两款飞机都采用了并列双座设计,机头机身直径F111更大一些,而且最不堪的还是发动机,苏24两台发动机总推力22吨,而F111战斗机总推力才16吨,推力大了38%,速度却只有人家的64%。

就是这么一大败家子,浪费推力

下面说说能力,对于攻击机来说,除了设备性能之外,当然,就不和美国比航电水平了,就看最重要的航程和载荷,F111A战斗机转场航程有6000公里,而苏24攻击机只有2800公里,差一倍多,当然除了外挂油箱数量差距之外,还有发动机的差异,F111家族采用了第一代涡扇发动机,而苏24采用了涡喷发动机,巡航油耗多了近三分之一。

载荷:F111战斗机最大载弹量14.3吨,苏24攻击机最大载弹量:7.9吨,几乎差一倍。

F111战斗机虽然出来的比较早的,发动机差,但是航程载荷能力现在看来还是举世无双

实际上总结起来,苏24攻击机气动设计比较失败,升阻比在变后掠翼里面几乎倒数,飞机阻力巨大,即使有大推力发动机加成,最大速度也没上去。

从气动布局来看苏24采用了类似F4战斗机的两侧进气设计,阻力也比F111的差,实际上来说,从技术来看苏24比F111差距太大,比后来欧洲的狂风战斗机也差,虽然性能和欧美飞机比起来差,为何俄罗斯还造了1400架,是全世界变后掠翼冠军:这款飞机在关键性能上差,但是相对比较可靠耐用,对于俄罗斯总体防御格局来说,航程短一点也意思不大,毕竟几乎比上一代的米格21几乎高一倍,载重量翻番不止,所以,他们也很满足。

苏24气动设计很差,机身减阻设计不好,机翼展弦比也小

从苏24的例子可以看出,对于技术落后国家来说,假如不在总体和气动上狠下功夫出新意,后发优势变成后发劣势,弯道超车变直线翻车,这是常态。

从苏霍伊设计局的历史来说,二战后苏霍伊设计局的飞机,除了苏27飞机精彩杰出之外,别的飞机几乎都乏善可陈,可谓烂货,但是烂货做多了,做久了,认真积累起来搏一把,还有可以期待的。

综合大水来

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