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战斗机为何很少采用机背进气:遇事故飞行员很难跳伞
时间:2020-01-23   作者:admin  点击数:

  飞机的升力结构不允许

  当今战斗机技术已经发展到一个新的高度,以F-22战斗机为代表的第五代战机出现,翼身融合是五代机的一个共同特点,也就是将机背也作为升力面,如果这种情况下还在机背布置进气口,会影响升力系数。

  当战机在平飞的时候理论上飞机的上下两面流通的空气量是差不多的,但是当飞机以大迎角机动的时候,原本朝下的机腹变得正对气流,而机背处迅速失压导致进气量不足,这种时候发动机动力下降或者熄火,对飞机来说无疑是致命的。相反把进气道布置在两侧或者机腹,能够更好地保证进气量,让发动机的动力波动不至于太大。

  采用机背进气的B2隐身轰炸机

  采用两侧进气的F-4战斗机

  机头进气战斗机

  结语

  虽然战斗机不采用机背进气,不代表其他飞机不用,经典的就是B2隐身轰炸机,不过它的飞翼布局和传统战斗机不同,而且它更多的考虑隐身结构,飞机也不需要战斗机那样剧烈机动,因此这种设计问题不大。除此之外就是当今的许多无人机,综合来看这些无人机要么和B2一样不需要大机动,要么采用翼身融合技术,进气口实际在机头上方,不会受到乱流的影响或者影响很小。(作者署名:丹书战史)

  当前世界主要的进气道布置有机头进气、机身两侧进气和机腹进气,可以说把可能安放的位置都用上了,却很少有机型采用机背进气的,这又是为什么呢?

  喷气发动机对获取的空气有严格要求,它需要的是高压低速的稳定气流,正是因为如此,设计师们采用机头的长进气道、可调进气道和DSI进气道,它们都是为了满足发动机的需求,而非为了保持飞机的气动外形。既然设计师花了这么多的力气想要消除乱流,如果把进气口布置在机背,这些努力都白费了。

  虽然目前关于机翼为什么能产生升力在学术上还有一些争议,但是对于机翼上方升力面会产生高速的不稳定涡流是一致认同的。

  另一个原因就是飞机和人一样,也是有“脊柱”的,这就是飞机的大梁,因为战机的机腹需要安置弹舱等结构,因此它的“脊柱”都是布置在机背,各种受力结构延此展开。要想在机背开一个洞作为进气口,将会破坏飞机的整体受力结构,弹舱、起落架收放口等等都会受到影响。

  F-22战斗机

  对飞行员不友好

  在飞机出现的早期,人们几乎不用考虑发动机的进气通道问题,因为这个时候活塞式发动机的空气吸入量有限,进气口只需要不妨碍飞机气动外形就可以,然而当喷气式发动机出现后,因为发动机对空气的需求量陡增,以及发动机的空气压缩需要,人们开始重视飞机的进气道设计。

  歼-20正面进气道

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  Me262战斗机

  采用机腹进气的F-16战斗机

  整体上来说目前还没有哪一款成熟的战斗机运用机背进气,比较新式的机型也都放弃了机头进气,更多的采用机腹或者两侧进气,并且具备隐身性能的DSI进气道将会是未来发展的主流。

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  机背进气除了飞机本身的结构不允许之外,还有一个重要的原因就是对飞行员十分不利。跳伞是所有战斗机飞行员都可能遇到的糟糕情况,而且最佳的跳伞方向是往机背上方,进气口布置在机背上时,巨大的吸力很可能会影响飞行员的弹射轨道,正常情况下跳伞都属于高危行为,更不要说在飞机失控时跳伞,飞行员搞不好就被吸过去,被垂尾一分为二。

  进气道的设计经过了一个漫长的探索期,早期的发动机直接悬吊在机翼下或者内置在机翼内,如Me262和“彗星”,它们采用直接进气模式,发动机口就是进气口;这种布局被证明类似旋转陀螺的发动机会对飞机造成很大的偏转力矩,不利于飞机操控,随后人们倾向于在战斗机身上将发动机布置在机体内部,进气口位于机身主体周围。

  进气口布置在机背还会造成另一个严重的问题,那就是进气量不足。战斗机需要进行格斗战,优秀的格斗性能是必不可少的,如眼镜蛇机动这样的大迎角机动会对机身周边的气流造成很大的影响。

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