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航空史上十大名机

发布时间:2014-02-10  原作者:晨枫   点击数:

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6、F-111战斗机

F-111不算是一个成功的故事,但也不能算是一个完全的失败。F-111的教训在于:多用途战斗机必须一专多长,而不是面面俱到。对F-111的失败的反思,直接导致了F-14、F-15、F-16、F-18的成功。F-111在技术上还是很有特点的。变后略翼当然是最大的特长,影响了一代作战飞机的设计,如F-14、米格-23、旋风(Tornado)、苏-24。B-1、图-22M“逆火”和图-160轰炸机也是F-111的远亲。F-111也是第一个在战术飞机上使用涡扇发动机的,其机内弹舱直到F-22才得以重现,并列座舱是后来中程双座对地攻击飞机的典范,翼下1/4圆进气道在F-18上可以见到影子。F-111也是第一个实现自动贴地飞行的对地攻击飞机。

F-111的飞行表演绝技就是喷火,尾部放油口喷出燃油后再用加力燃烧室的火焰点燃

F-111的飞行表演绝技就是喷火,尾部放油口喷出燃油后再用加力燃烧室的火焰点燃

7、F-16战斗机

F-16是少见的革命性设计:翼身融合体、放宽气动静不稳定性、线控操纵(尽管早期的F-16还是模拟线控)、机腹进气道、气泡式座舱盖、倾斜式座椅、侧杆操纵。这些技术对后来的战斗机设计的影响太大了,以至于今天要找一架F-16之后问世而不受F-16任何影响的战斗机难之又难。翼身融合体既增加机身有效容积(=增加机内载油量),又平顺机翼机身结合部的气流分布(=减小阻力,增加升力),还增加翼根厚度(=改善结构连接条件,减轻重量),甚至对隐身有一定改善,实在是一举多得。早先的飞机都是气动稳定的,也就是重心在升力中心的前面,所以机头上仰,升力增加,使机头回压;机头下俯,升力下降,使机头回仰。但是速度增加,升力中心后移,导致机头下俯,需要压平尾来配平,引起配平阻力。放宽气动静不稳定性后,重心和气动升力中心可以按中速巡航条件设计,至少在巡航状态不再需要配平,大大减小巡航阻力。同时由于“正常状态”下飞机基本处于平衡状态,用较小的气动控制力也可以实现较大的机动动作,减小气动控制翼面面积和重量。但是低速飞行时气动不稳定,必须用快速自动调节平尾来控制飞行姿态。高速时,升力中心后移,又是气动稳定的了,没有问题。没有计算机控制的线控操纵,放宽气动静不稳定性不能实现,还没有飞出不稳定区就早已颠三倒四了。

F-16是第一个在量产型飞机上实现放宽气动静不稳定性的。线控操纵在F-16之前就有了,加拿大的流产的Avro Arrow就是线控操纵的。但早期的线控操纵只是把机械连杆操纵信号用电线传送,F-16首次在线控中增加了stability augmentation的功能,也就是对飞行员的控制动作加以“过滤”,将飞行动作局限在不超过飞行稳定性或机体强度极限的范围,达到“无忧虑”操纵。机腹进气道是又一个神来之笔。战斗机爬高时,先是机头上仰,但机体运动方向依然向前,像前行中昂首怒立的的眼镜蛇一样,然后才过渡到向上爬升。高速水平盘旋不是靠垂尾转舵,而是先横滚,机身基本侧倾到垂直角度,再拉大仰角(官名叫攻角angle of attack,指飞机纵轴线和前进方向的夹角),作水平“爬升”,达成盘旋。所以战斗机的高仰角性能对机动性至关重要。问题是,高仰角时,气流和进气道成一个角度,弄不好,发动机就要“断气”熄火。整个F-16就像围绕着发动机设计的一样,座舱只是在发动机前上方的延伸体,而这个延伸体在高仰角时恰好把前方气流“兜”住,理顺了,机腹进气道再一口吞进去,到发动机前端时,气流分布相对均匀,气就顺多了,发动机可以保证正常工作。机腹进气道不光起整流压缩作用,还缩短进气道长度,减小进气压力损失,减轻结构重量。座舱在前面说到的延伸体上,所以高高在上,正好改善飞行员的视界。高点座舱由F-15开始,F-16达到极致,以后成为现代战斗机的标准布置。

F-16的没有框架的整体式座舱盖是很多战斗机力图模仿的,其理想的视野是没说的,但是除了F-22,没有第二家,原因主要是成本和重量。要保证没有光学变形,耐鸟撞,耐气流冲击,在飞行员弹射逃生时破裂得干脆利落,是挺难的。倾斜式座椅的用意是减小高负载时血液下流引起飞行员黑视的影响。理论上讲,平躺最好,血液最多从前脑流到后脑,比从头脑流到脚跟要强得多。但是实验表明,角度要到60度以上才开始真正起作用,而这么斜躺着,前方视野基本没有,不实用。F-16的30度到底有多少作用,并没有公论。不过这么一躺,传统的中置操纵杆用起来就不方便了,只好改到侧置。好在用线控了,操纵杆的位移量用不着太大,侧杆不再受“拉不开”的局限。侧杆还可空出两腿之间的位置,可以布置一个显示器。不过侧杆的优越性至今仍有争论。左撇子用起来不方便;战时右手受伤了,左手无法接替操纵;如果线控坏了,用机械备份操纵,仍然受到位移量的限制;两腿中间的位置是空出来了,但右手的位置被占用了。F-18还是中置,EF2000也是(英国人说中置是where the God intends it to be),就连以色列流产的幼狮(Lavi)也是。都说歼-10和幼狮有点血缘关系,不知道歼-10是中杆还是侧杆?F-16原本是美国空军高低搭配的低端,但其卓越的性能使其在许多中等国家的空军里担当起全能的脚色,难怪F-16是F-4之后产量最大的美国战斗机。

F-16已经成为现代轻型战斗机的标杆

F-16已经成为现代轻型战斗机的标杆

8、F-117战斗机

F-117其貌不扬,飞起来比猪还笨,昼伏夜出,行踪鬼祟。但就是这么一个又黑又丑的东西,掀开了战场隐身的新篇章。未来空空、空地对抗不考虑隐身因素的一方,将面临被动挨打的难堪。F-117引发的隐身革命不仅影响到飞机的设计,舰船、坦克等主要武器系统都不同程度地受到影响。为了降低技术风险,F-117大量采用了现成的系统,其多面体设计对气动性能影响大大的,现在已经有更先进的手段代替。但它采用的雷达吸波材料、边缘对齐(有利于将雷达回波集中到有限的几个反射方向,避免漫反射,减少被探测机率),已经被广泛采用。F-117的进气口采用涂覆雷达吸波材料的格栅来屏蔽发动机的正面,减少雷达回波。这一技术也用于F-18E和落选的波音JSF技术验证机。F-117的发动机喷口形状扁平,有利于弥散炽热的喷气流,尽快和环境空气混合以降低温度,减低红外特征。B-2也采用类似的喷口,F-22的矩形喷口也有类似作用。F-117的喷口置于翼上,机翼本身对喷口产生一定的屏蔽作用,形成一定的红外隐身。B-2、RH-66、YF-23都采用了类似的技术。

F-117是第一种实用化的隐身战斗机,意义非凡

F-117是第一种实用化的隐身战斗机,意义非凡

9、波音707客机

波音707不是第一架喷气式民航客机,但是早期喷气式民航客机中最成功的。波音707使经济、快捷、舒适、全天候的越洋飞行成为可能,从此乘飞机长途旅行得以大众化,火车和轮船客运急剧萎缩,根本性地改变了人们长途旅行的习惯。波音已经成为民航飞机的代名词。波音707的上反下单翼、翼下吊挂发动机布局,已经成为大型喷气式民航客机的经典。彗星式的翼根发动机布局,三叉戟式的机尾三发布局,胜利式的机尾并列四发布局,都有独到的优越性,但都没有经受住时间的考验。

1954年波音707原型机——冲80下线

1954年波音707原型机——冲80下线

10、协和式客机

如果说前述飞机在航空史上奏的是一曲曲凯歌,那协和式奏的就是一曲悲歌。二战前,法国航空和现在差不多,算好的,但不是最好的。英国就不同了,老大帝国在航空领域是相当领先的。二战之后,英法都元气大伤,“美英特殊关系”挽救不了日不落帝国的日薄西山,法国连越南和阿尔及利亚也搞不定,英法只好寻求合作,互相帮衬,以求重振帝国雄风。协和式是重建国运、夺回航空技术领先地位的核心一环。无奈英法看走了眼,把面子工程当成了战略产业,投进协和式的钱和心血是竹篮打水一场空。产量那么小,还设英法两条生产线。惊人的噪音和油耗抹杀了协和式在商业上成功的任何机会,美国的私心和美国订单的落空则是压垮骆驼的最后一根稻草。订单从最初的五洲四海(中国民航还意向性订购过两架,后来取消了),到政府贴钱指令英航法航购买。最惨的时候,以一法郎的价格象征性地卖给法航。协和式在技术上的超前是没说的,越洋超音速巡航到现在也只此一家,军用飞机包括在内(空中加油的不算)。协和式的造型也是绝无仅有的,像引颈高翔的白天鹅,那种浪漫和高贵是没有亲见难以真正领会的。协和式代表了航空的浪漫时代的终结,也代表了欧洲作为世界旧霸主的时代的终结。协和式之后,欧洲航空在美苏航空面前,就像Lexus和Acura在德国大三面前一样,只是viable alternative而已,而永远失去了竞逐航空技术标杆的勇气和能力。

协和是迄今为止世界上唯一实用化的超音速客机

协和是迄今为止世界上唯一实用化的超音速客机

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