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從蘇35的發展看鴨翼的作用

蘇-35戰鬥機是俄羅斯"蘇霍伊實驗設計局"開放型聯合股份公司在蘇-27基礎上發展的全天候單座雙發重型制空戰鬥機,該戰鬥機於1986開始研製,1988年首飛,1995年正式裝備俄羅斯空軍。早期的蘇-35戰鬥機是為比肩F22而設計的,該機採用翼身融合氣動佈局和放寬靜穩定度技術,有一對小的全動鴨式前翼,是一種現代化三翼佈局(正常佈局加上前翼)飛機。飛機前翼採用全電傳操縱系統,偏轉範圍-15°到+10°。但是它的前翼只能改善飛機在大迎角條件下的安定性和操縱性外,其次為降低機身和機翼根部所承受的空氣動力載荷,有助於使穩定過載達10g。

從蘇35的發展看鴨翼的作用

從上面介紹可以看出早期蘇35的前翼還不能稱為鴨翼。它的前翼只為改善抬頭力矩的操控性,只能同向轉動,不能錯動,這意味著它的前翼不參與翻滾、快速轉向等機動動作。同時蘇35的前翼除在抬頭時間段外,實際上它是在迴避渦流的,在當時的飛控條件下,蘇35連米格1.44的兩翼面渦流都無法搞定,更別提蘇35的三翼面了。渦流如能被利用成為渦升力,這需要在風洞中不停的實驗,找到前翼在產生對飛機有利的前翼姿態,摸清鴨翼飄行軌跡,並透過飛控改善飄行軌跡。然而蘇35顯然不具備這種飛控,更不具備這種能力。

從蘇35的發展看鴨翼的作用

當蘇35裝上117S向量發動機,推力增加16%,且它的向量噴口可以360度偏轉,這比前翼的響應更快,來得更直接,因此在有了向量發動機後,前翼也失去了作用。

那麼鴨翼又是什麼?鴨翼就是一種渦流發生器。渦流發生器實際上是以某一安裝角垂直地安裝在機體表面上的小展弦比小機翼,所以它在迎面氣流中和常規機翼一樣能產生渦流,但是由於其展弦比小,因此翼尖渦的強度相對較強。這種高能量的翼尖渦與其下游的低能量邊界層流動混合後,就把能量傳遞給了邊界層,使處於逆壓梯度中的邊界層流場獲得附加能量後能夠繼續貼附在機體表面而不致分離。這就是渦流發生器的基本工作原理。

從蘇35的發展看鴨翼的作用

但是渦流發生器是飛機在其飛行包線範圍內,機體表面出現不利的氣流分離,將帶來許多不良後果,例如增加阻力、降低升力、導致提前失速和不對稱失速等。所以並不是所有渦流都對飛行有利。因此早期的飛行實際上是摒棄渦流的,因為當時的綱索+滑輪的操控糸統無法對渦流的走向進行操控,甚至後電傳操控也無法把握,一直到三軸四餘度的操控系統誕生。

從蘇35的發展看鴨翼的作用

飛機上的渦流發生器很多,有些是為了摒棄掉有害渦流的,比如下圖:

從蘇35的發展看鴨翼的作用

有些是為增加渦升力的,比如下圖:

從蘇35的發展看鴨翼的作用

據說F22的機頭也能產生渦升力,但是這渦升力一般都很小,而鴨翼產生的渦升力往往能達到整個升力的10%,甚至更多,如果配合邊條翼渦流迭加,那麼渦升將得到成倍提升,這也是為什麼歐洲三雄愛上鴨翼的原因。尤其是陣風,以小小的體格競能掛起近8噸的荷載,這就是鴨翼+大三角翼的好處。當鴨翼產生渦流飄至主翼,在主翼上空形成一個負壓區,從而上下壓力差進一步加強,當鴨翼產生渦流與邊條渦流迭加後,進一步增加負壓效應。

從蘇35的發展看鴨翼的作用

目前真正具備鴨翼的都是兩翼面飛機,比如颱風、陣風、鷹獅,主要原因是渦流飄離主翼後就直接走開了。而蘇35是三翼面飛機,渦流在飄離主翼後,還有水平尾翼,如果水平尾翼轉動,那麼這個渦升力很可能變成增加阻力、降低升力,進而導致提前失速和不對稱失速。所以三翼面的渦流更難控制,但一旦找到巧門,它的氣動收益很可能更高。

從蘇35的發展看鴨翼的作用

分類: 遊戲
時間: 2021-12-19

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