美軍為什麼討厭鴨翼布局，F-15鴨翼版本性能如何？未來美軍會不會采用鴨翼布局？ #鴨翼 #美國 #軍事 #武器

不知道各位在關注各國裝備的時候有沒有發現這麼一個問題 無論是我們熟知的F16 F35或者是更早些的F117 F4 美軍的戰機幾乎從不使用壓抑設計 在美國空軍中甚至流傳着這麼一句話 最好的壓抑是安裝在敵人的飛機上 今天我們就來聊一聊爲什麼美軍如此討厭壓抑 所謂壓抑是指在飛機的主翼前增加一對小翼 也就是將飛機的水平穩定面安置在主翼前 故又稱爲前翼或者前置翼 通常情況下傳統飛機的水平穩定翼 一般都是安裝在後面 稱爲尾翼 使用尾翼佈局的優點是穩定性高 因此大型飛機幾乎沒有使用壓抑佈局的 這樣導致一些人認爲 壓抑佈局的飛機是飛機中的另類 其實不然 世界上第一種飛機就是萊特兄弟研製的飛行者號 就採用了壓抑佈局 但是系統性的壓抑設計 直到1967年 薩博三七噴氣式戰鬥機的出現 才得以批量生產 一般情況下呢戰機氣動佈局的好壞就決定了這款戰機性能上的上限 翼面的位置安排的越合理 機動性也就越強 目前各國戰機主要使用的氣動佈局 分別是常規佈局 無尾佈局 變後掠翼和壓抑佈局 每種氣動佈局都有它們的優缺點 而在所有的氣動佈局設計裏面 使用最廣而且最容易被接受的就是常規佈局和壓抑佈局 使用常規佈局的飛機比如F15 F16或者後來的F22 F35 而採用壓抑佈局的飛機包括了歐洲的颱風戰機法國的陣風戰機瑞典的英師戰機 說了這麼多那麼壓抑的優勢到底是什麼呢 要弄清楚這個問題我們需要先明白飛機重心和氣動中心這兩個概念 對於飛機來說 其主要氣動面是主翼水平尾翼或壓抑垂尾 其中主翼產生主升力負責托起飛機 平尾或者壓抑的主要用途呢就是控制俯仰和配平 其中俯仰很好理解 說白了就是飛機的抬頭和低頭通過平尾或者壓抑的上下偏轉 空氣動力學稱爲抬頭或者低頭力序 從而改變機頭的俯角和仰角 而配平對任何飛機來說都很重要 因爲飛機都有重心和氣動中心 重心我們都知道就是飛機的重力重心 如果不考慮掛載 飛機重心的是固定不變的 而氣動中心會隨着飛機速度俯仰角變化而不斷改變 當飛機超音速飛行時 氣動中心會大幅度後移 帶來的大幅的低頭力矩 所以必須依靠平尾或者壓抑產生力矩來恢復平衡 這就是配平作用 而當飛機的重心和氣動中心重合時 飛機就處於比較穩定的飛行狀態 常規佈局的飛機呢 主意在前 平尾在後 這種飛機的氣動中心就位於飛機重心和尾翼之間 尾翼的作用就是爲了配平低頭力矩 尾翼必須產生負生力以保持平衡 因此這時候呢 飛機的總生力會減小 而壓勢佈局的飛機呢 則是壓抑在前 主意在後 重心位於壓抑和氣動中心之間 飛機爲了配平低頭力矩 要求壓抑必須產生正生力 因此這時候飛機的總生力是獲得提升的 所以壓抑會提高升足比 飛機在飛行時 壓抑會在主意上方形成渦流 以正生力方式使飛機機頭上揚 從而達到縮短起飛距離 同時還可以讓戰機迅速進入爬升狀態 而使用傳統尾翼的戰機 通常使用平尾來完成飛機抬頭上揚進行起飛 即使用平尾以負生力的方式讓飛機產生抬頭力矩 也正是因爲這個原因呢 俄羅斯在蘇27基礎上設計的蘇33艦載機 就是爲了滿足在華越甲板上進行短距起飛 而專門爲戰機設計了壓抑來提高飛機的生力 除此之外呢 採用壓抑的戰機還更容易提高失速攻腳 就是讓戰機機翼上的生力突然減少 以便使飛機的飛行高度快速降低 在作戰時 這樣能使得戰機更好的進行調整 快速佔據攻腳方位或者是躲避攻擊 不過值得注意的是啊 這裏的失速並不意味着發動機停止工作或者失去前進動力 而是通過壓抑的調整使得戰機更加敏捷 因此 對於那些發動機推力不足的戰機而言 採用壓勢佈局就能很好的彌補這方面的缺陷 當然 壓勢佈局所帶來的好處不止於此 它還能提高戰機的最大起飛重量 美軍其實早在上世紀80年代就對壓抑有過研究 F15sMTD就是麥道公司和美國空軍航空系統部在F15B的基礎上發展起來的 嘗試研製一款在惡劣天氣並且沒有主動地面導航設施跑道被炸燬的條件下仍能正常起降的作戰飛機 項目代號敏捷鷹 由於是實驗項目 F15sMTD在一些非核心的結構上採用了比較簡單的設計 F15sMTD在進氣道兩側上沿安裝了一對全動壓抑 帶有20度的上反角 由此F15sMTD形成了一種複雜的三翼面佈局 在亞音速條件下可以提高飛機的穩定性 因爲當時麥道公司的設計人員認爲 在這種設計下 戰機在無施量推進時可以在不同狀態下 調整前緣壓抑或者調整水平尾翼進行配平 從而達到最低的配平阻力 同時 壓抑的運用也解決了飛機在超音速狀態時 升力中心過度前移的問題 還提升了飛機在進場時的升力 不過呢 在那個年代 想要合理利用壓抑確實是一件不太容易的事 畢竟80年代之前的F15採用的還是機械船動操縱 單靠飛行員操作壓抑 根本無法發揮壓抑提升飛機進場升力的優勢 因此 麥道公司和通用動力就聯合開發出了一套IFPS四通道線船綜合飛控系統 能夠管理飛機上所有的控制參數 分擔飛行員操縱飛機的常規工作 該系統呢 可以通過飛機油門操縱桿上的位置傳感器向IFPS系統輸入電信號 計算機再將信號轉換成控制指令 控制壓抑面偏轉到所需要的角度 這也是美軍最早的電船飛控系統 第一階段改裝後的驗證機在1988年9月7號首飛 飛機型號爲NF15B 其中呢 N代表着這架飛機經過重大改裝已無法還原了 當時美軍通過對比43次的飛行數據 得出這架驗證機與標準的F15相比 整體機動性能提高了6%到7% 在增大約4.5噸載荷的情況下 起飛距離縮短了27% 然而呢 需要指出的是F15SMTD是一款技術驗證機 而非實際的作戰戰鬥機 雖然它具有一定的先進性和表現 但也存在着一些缺點和侷限性 例如它的隱身性能並不是很好 其壓抑設計和多重控制系統也存在着一些不切實際的設計 此外呢 由於F15SMTD只是一款技術驗證機 它的實際作戰能力和可靠性還需要進一步的 實驗和測試 而蘇聯呢 並沒有給美國這個驗證的機會 在美蘇雙方簽訂了中導條約之後 雙方的局勢的緩和導致了F15SMTD失去了用武之地 畢竟這是美軍一個典型的應急項目 敵方有重大威脅 就立馬上 沒了威脅 那自然就是直接砍 不過呢 F15SMTD戰機研發出來之後 美國也因此一度對壓抑佈局很感興趣 但這種佈局呢 卻始終沒有再出現在美國的戰機上 究其原因 其實一句話就能概括 沒有必要 在對壓勢佈局進行深入瞭解後 美軍發現這種佈局雖然有優勢 但也存在不少缺點 比如操作難度較大 着陸性能不太好 只有航發水平不高的戰機纔會採用這種氣動佈局來彌補機動性不強的缺陷 因此美軍最終認爲 戰機壓抑是一種取巧的設計 美國會有這樣的想法並不奇怪 因爲美國的航發技術先進 性能優秀的發動機足以讓戰機擁有極強的飛行性能 不再需要依靠複雜的氣動佈局了 畢竟只要推力大 板磚也能飛上天 顧名思義就是航空發動機推力夠勁 很多困擾飛行的問題就能迎刃而解 比如F15戰機配備有兩臺F110加力渦扇發動機 使得戰機最大起飛重量達到了30噸 又比如F35戰機雖然只配備了一臺普惠F119PW100發動機 但F35戰機卻擁有接近32噸的最大起飛重量 而最厲害的F22戰機配備兩臺普惠F119PW100渦扇發動機 最大起飛重量達到了驚人的38噸 航發上的巨大優勢讓美軍戰機擁有極其澎湃的動力輸出 即使是不加裝壓抑 仍然具備很強的爬升能力和機動性能 特別是以制空作戰爲主的F22猛禽 在機動性和爬升率方面尤爲突出 F22的表演飛行中 我們經常可以看到該機進行短距起飛 且起飛後呢 可以迅速進行急矩拉昇 機動性也非常靈活 除此之外 壓抑設計雖然會帶來巨大提升 但傳統設計也並非沒有改進的空間 美軍曾在F16上嘗試了最新的無水平尾翼三角翼設計 這種對傳統三角翼設計的改進 讓F16XL的航程達到了驚人的4590公里 比壓抑版的F15還要高 同時呢 其武器掛載能力也得到了提升 外掛點甚至達到了17個 雖然最終F16XL並沒有大批量的生產 但它無疑已經是一款全新的戰鬥機了 也體現了三角翼戰機進化和發展的巨大可能性 因此 我們可以得出一個結論 在戰鬥機的氣動佈局上 美軍的研究和採用的技術其實非常全面 只不過 由於美國在航空發動機領域的世界頂級水平 擁有多款性能先進推力強大的軍用航空發動機 因此採用常規的佈局 即可以實現所有設計性能指標的要求 自然就沒有必要浪費大力氣去選擇更加複雜的壓抑佈局設計 而除了強悍的發動機之外呢 美軍戰機還有優秀的飛控系統 B2A幽靈隱身轟炸機無疑是其典型的代表 該機首次開創了一身融合一體式創新設計 將尾翼和機翼同飛機結合爲一體 而這樣的設計呢 對飛機的飛控系統要求極爲嚴格 能將如此龐大的一身融合飛行器進行正常的起降飛行足以證明其飛控系統的先進 所發揮的強大優勢 因此現代美軍戰機即使不加裝壓抑 藉助飛行控制系統也能做出各種複雜的機動動作 另外呢 美軍還認爲採用前置壓抑式佈局的戰機會對其隱身能力造成一定的影響 會降低戰機的隱身性能 通常情況下隱身戰機會盡可能的降低向前的雷達散射節面積來降低可探測性 而壓式佈局在迎頭方向會產生強於常規佈局的雷達反射信號特徵 作爲進步穩定設計的戰機 即使在平飛的過程中 壓抑或者平尾也會根據速度不同 帶來的氣動中心位移 而進行偏轉來進行力矩配平 但壓抑或者平尾一旦發生偏轉 就會立馬增加雷達反射面積 而平尾的優勢呢 是鏈接機體的部件和縫隙由主翼來遮擋 發射偏轉主翼也會遮擋一部分反射信號 而壓抑在最前端最暴露的位置沒有任何遮擋物 自然反射信號比平尾強力 這對於極其注重戰機隱身性能的美軍而言 當然萬萬不能使用 看完了上面這些 我們也大致瞭解了美軍不喜歡壓抑的理由 畢竟美國不僅擁有先進的飛空系統 還擁有性能與動力強勁的航空發動機 在這些科技與動力的加持下 使得壓抑戰機能做的機動動作 美軍戰機幾乎都能夠做到 甚至能做得更好 正因如此 美國纔不需要壓抑式設計 不過有意思的是 波音公司在美軍六代機招標中早期發佈的概念宣傳片中 還是出現了採用 兩側進氣道加壓抑加菱形主義的方案 這在美軍當中的絕對算得上是罕見了 大兵認爲 這是由於波音公司的戰機研發經驗 相較於諾格和洛馬來說還是比較薄弱的 直接研發菱形五尾戰機還是有些勉強 因此只能試圖憑藉壓抑來競標 而後來壓抑被取消 可能是參考了其他公司的設計而爲之 但即便如此 波音在參選的三巨頭當中呢 依舊成了第一個被淘汰出局的廠家 各位朋友對於壓勢佈局還有什麼看法 歡迎評論區留言討論 我們下期視頻再見