前掠翼實驗飛機:格魯曼X-29
5 次觀看·2025年11月14日
如果把一架噴氣式飛機的機翼反過來 會發生什麼?
相信大家都瞭解過蘇-47這款戰鬥機
這種機翼設計可以追溯到二戰德國時期
直到20世紀80年代
第一架潛掠翼的超音速噴氣機才被建造出來
在蘇聯嘗試研發同類型超音速噴氣機的十年之前
這種設計就已經出現了
讓我們一起探索這種潛掠翼設計
看看格魯曼公司是如何試圖馴服這頭野獸的
正如前面提到的 潛掠翼的設計可以追溯到二戰時期
儘管二戰德國對潛掠翼進行了深入研究
但蘇聯的DB-OK纔是世界上第一款成功研製的潛掠翼飛機
這架設計獨特的雙機身飛機在1940年進行了試飛
雖然它是一個很有前景的設計
但這個項目因為太過超前於那個時代而被取消了
大約在同一時期 在戰線的另一邊
一個名叫漢斯沃克的德國工程師正在嘗試潛掠翼的設計
隨著二戰德國加緊研製噴氣式飛機
沃克認為潛掠翼設計有望解決早期噴氣式飛機的難題
從而為二戰德國研製出載重量更大的轟炸機
早期噴氣式飛機最大的難題就是如何在低速飛行時獲得足夠的升力
傳統的機翼設計在高速飛行時非常有效
但在降落和起飛時
它們卻難以產生足夠的升力來支撐機身
這是困擾世界上第一架噴氣式戰鬥機ME262的一個主要問題
於是沃克突發奇想
如果把機翼反過來會怎麼樣
這種設計將飛機的重心向前移
不僅增加了載重能力
還提高了低速飛行時的升力
更重要的是在空戰中還能提高機動性
後掠翼的設計還有一個問題
高速飛行時機動性較差
這是因為空氣在機翼上的流動刻點導致翼肩更容易失速
而副翼恰好位於翼肩
所以簡單來說
後掠角越大
飛機的最大速度就越高
但這帶來另一個問題
飛機的機動性會變差
這是因為控制飛機翻滾的副翼會越來越難操作
所以前輪翼就改變了這種情況
這樣一來
空氣就會在機翼上從尖端向根部流動
這使得副翼能夠更加靈活地控制飛機
但前提是每個機翼都必須足夠堅固
前掠翼的主要問題在於翼肩容易發生彎曲和扭轉
這會給材料帶來很大壓力
嚴重時甚至可能導致機翼斷裂
二戰期間
德國所能得到的最好的金屬就是鋁馬
但幾十年後
一種全新的材料出現了
人們對它趨之若鶩
那就是碳纖維
在輕型戰鬥機項目輸給通用動力公司後
格魯曼公司決定探索新技術
並為未來創造一款更好的戰鬥機
他們從國防高級研究計劃局和NASA獲得了資金
專門用來建造一個測試前掠翼技術的實驗平臺
兩個原型機使用了兩個F5飛機的前機身
以及F16的控制系統和主起落架
搭載通用電氣F404發動機
這種發動機日後也會裝備在F-18戰鬥機上
X-29採用了三升立面設計
配置壓翼、主翼和尾翼三種控制面
以改善機動性和穩定性
機翼主要由複合材料製成
由於承受飛行中的彎曲和扭轉
X-29也是一架極其不穩定的飛機
所以必須依靠電子飛行控制系統才能安全飛行
X-29配備了三臺計算機
每秒進行多達40次計算和調整
以確保飛機平穩飛行
機身的高頻不穩定性導致人們廣泛預測它具有極強的機動性
然而空軍的測試結果並不支持這種預期
這款飛機的另一項創新是測試了超臨界翼型
有效減少跨音速下的阻力
適應了大多數空戰可能發生的速度區間
所以在理論上這架飛機絕對荒謬又不可思議
要將它變成現實更是困難重重
各種問題接踵而至
在飛行測試中
飛行員報告了俯仰控制的問題
還記得它擁有三個控制面嗎
得益於它的不穩定性
這架飛機在某些情況中表現出色
但當飛行姿態過激時
它的可控性就大大降低了
更絕的是
第二架原型機甚至配備了一個緊急降落傘
以防飛機出現任何故障
測試過程還表明預計的阻力減小並沒有那麼顯著
儘管這是第一架超音速前掠翼飛機
但高速飛行時機翼扭轉的問題依然存在
這個問題也將是十年後
俄羅斯人放棄同一種設計的主要原因之一
儘管他們已經找到了很多解決其他設計問題的辦法
所有問題都歸結於那些引角
在某些引角下
由於氣流分離或湍流的形成
引發了氣動抖震
這就會導致飛機機身劇烈抖動
嚴重使甚至會失控
這架飛機根本沒有被設計成未來的戰鬥機
這也不是為了響應政府的某個項目而提出的
這純粹是一架實驗飛機
這項研究主要目的是為了給NASA和美國空軍提供寶貴的數據
用於未來開發這種類型的飛機和航天器
X-29原型機從1984年到1992年進行了總共422次試飛
然後它就退休了
測試過程被分成了三個階段
第一階段是測試潛略翼
超臨界翼型以及飛行的基本參數
第二階段由第二個原型機進行飛行測試
主要測試高引角機動和整體機動性
第三階段測試了渦流控制
第二架原型機安裝了兩個高壓彈氣罐
通過小噴嘴在高引角機動時將氣體噴入渦流中
所有這些測試的目的是為了控制在極具機動時
當正常飛行控制失效時發生的抖動問題
但與此同時
蘇聯在1988年開始開發他們自己的潛略翼技術驗證機
最初的代號是S-32
後來是S-37
最後定名為蘇-47金雕
X-29作為一項冷戰時期的大膽創新
它展示了潛略翼設計的潛力和侷限
為後續飛行器的設計提供了寶貴的數據和經驗

