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變后掠翼戰機誕生記

作者:何梓源 陳鎮西責任編輯:伍行健
2021-05-28 09:58

飛機飛行的奧秘源于可靠的機翼。古往今來,為提升飛機飛行性能,設計師常常在機翼設計上“大做文章”。

自萊特兄弟試飛了世界上第一架飛機“飛行者一號”后,人類開啟了對飛機設計的廣泛研究。其中,就包括研究機翼形狀對飛機性能的影響。

早期,飛機機翼與機身基本呈90°角,機翼從里到外幾乎等寬,被稱為平直翼。隨著航空發動機快速發展,飛機飛行速度不斷提升,平直翼的短板也逐漸凸顯:在高速飛行時,平直翼所帶來的阻力增大,使得飛機航程大為縮短。

這時,有人發現,如果將機翼向后偏折,與機身呈小于90°角,飛機飛行時的阻力會比平直機翼要小不少。這就像我們平時切菜時,如果垂直往下切,阻力就會比較大,但往下切的同時向后斜一點,就會輕松地切下去。于是,一些設計師把高速飛行飛機的后掠角越做越大。

然而,物極必反。機翼較大的后掠角度適合飛機高速飛行,但在飛機低速飛行時,機翼升力卻下降了不少,對一些可能需要低速飛行的飛機,特別是在航母上短距離起降的艦載機而言,較大的后掠角度可能使飛機無法滿載升空。

此時,有專家提出一個大膽的想法:把平直機翼和后掠翼拼湊在一起,在低速飛行時使用平直機翼,在高速飛行時使用后掠翼。

于是,變后掠翼飛機出現了。

變后掠翼,顧名思義就是向后偏折,在一定范圍內可以靈活變換角度的機翼。

二戰期間,德國率先進行了這項研究。1944年7月,德國梅塞施密特公司研制出P.1101型可變翼噴氣戰斗機,但這種飛機只能在地面上調整機翼后掠角度。

1945年4月,美軍發現梅塞施密特的秘密工廠,當時P.1101型戰斗機完成度達到80%。3年后,美軍將尚未完成的該型戰斗機原型運回美國貝爾飛機公司,總設計師羅伯特·伍茲斯在其基礎上進行改進,研制出世界上第一架真正能在空中調整后掠角度的變后掠翼機——X-5試驗機。

沒想到,X-5試驗機試飛時出現不少問題。經過多年研發改進,美國研制出世界上第一款實用型變后掠翼機——F-111戰斗機。

當時,美蘇正處于冷戰時期,蘇聯研制出一款蘇-7戰斗轟炸機,但其并不擅長短距起飛,而且對跑道的要求特別高,這顯然不是蘇聯想要的戰斗轟炸機。

既要飛得快,又要能夠短距起降,蘇聯設計師想到了采用變后掠翼設計。于是,在蘇-7戰斗轟炸機的基礎上,蘇霍伊設計局研制出擁有變后掠翼的蘇-17攻擊機。自此,蘇聯也有了變后掠翼機。

此后,世界上掀起了變后掠翼機的研發潮流。蘇聯先后推出米格-23和蘇-24戰斗機、圖-22和圖-160轟炸機,美國有F-14和B-1轟炸機,歐洲有“狂風”戰斗機。

對戰斗機而言,變后掠翼的結構復雜、重量大,轉動裝置放在機翼里面,把原本可以放油箱的位置占滿,造成戰機航程縮小了20%以上。除此之外,變后掠翼機還存在可靠性差、成本高等缺點。

之后,變后掠翼機不再受追捧了。不過,對轟炸機而言,特別是投彈時需要沖入敵區進行超音速突防的戰略轟炸機,變后掠翼仍具有一定的軍事價值。

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