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中国EA-03翔龙服役:全球第一!首创钻石翼实用战机,老美没做到

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发表于 2017-10-11 10:23:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
近日,中国EA-03“翔龙”无人机成为军迷们新的关注焦点。
这一大型战略侦察无人机,有着奇特的连翼布局 -- 根据近日报道,EA-03“翔龙”是世界上第一种服役的连翼布局作战飞机!
那么,为什么EA-03“翔龙”无人机要使用连翼布局呢?这一布局有什么优点?
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连翼布局,英文名为Joined Wing。它有着菱形的复杂机翼布局,前翼后掠,后翼前掠,在两者翼尖或中部连接成为一个整体。于是两个机翼常常构成菱形框架式布局,也被称为“钻石翼”。
美国连翼布局飞机风洞模型之一
这一布局,1970年代首先出现在美国,获得专利后一直没有谁将其实用化,而中国“翔龙”是第一种将其实用化、投入实际使用的飞机。
外国商业卫星网站出现的EA-03“翔龙”无人机部署照片,据称是该机服役的证据。
那么,连翼布局有什么优缺点?为什么“翔龙”无人机要使用它,而至今也只有“翔龙”使用这一布局呢?
简单的说,连翼布局与传统机翼布局(例如同为战略级侦察机的美国RQ-4“全球鹰”无人机)相比,有多种优点:
重量轻 -- 连翼布局在实现同等升力与操纵控制力的前提下,重量比普通机翼布局要轻。在气动等效的前提下,连翼布局机翼的结构重量,只有普通机翼布局的80%左右。
强度大 -- 因为连翼布局是一个框架结构,强度更好,而且翼尖等部分的变形幅度在框架结构下也较小,这也令其重量可以较低一些。
阻力小升力大 -- 诱导阻力小,跨音速面积分布更为合理,最大配平升力系数高,这些都有利于增大升力、减少阻力。该布局能够获得直接的升力和侧向控制力,而普通机翼布局基本上需要依靠方向舵、水平尾翼、副翼等常常对飞行性能起副作用的手段来实现方向与俯仰等控制。连翼布局的气动优势具体而言,包括最大升阻比可能超过12,失速迎角超过30°。连翼的后翼升力产生的是一个低头力矩,纵向静稳定性好。综合上述因素,连翼布局飞行中的稳定性和操纵性好比普通机翼布局更好。
尺寸小 -- 这个优点在实用方面非常重要,连翼布局要实现同等飞行性能,总体尺寸可以较小,特别是翼展可以小一些,EA-03“翔龙”无人机的翼展就并不太宽,而RQ-4“全球鹰”则有一对堪比较大的波音客机宽度的翅膀。当一架军机大到一定程度时,对机场设施,包括机库、跑道、维护维修工作等方面的要求就会更复杂,影响实用性,因此拥有同等能力的飞机应当越小越好。
因为有着这些优点,美国方面很早就在研究能否将连翼布局,用于大型运输机或者高空无人机。下图为采用连翼布局的民航客机想像图。
但是这时候,连翼布局的缺陷就暴露了:
气动设计难度大 -- 连翼布局包括了前翼、后翼和外翼,每一部分都有着比以往机翼布局更复杂的气流状态,包括了前翼涡 、后翼涡、翼端涡、机身边条涡,以及综合一起产生的复杂新涡流。虽然这些涡流是连翼布局飞行性能更好的原因,但要在真实实用的飞机上有效控制它们,则需要气动设计和控制技术达到全新的高度,否则控制不住的话,连翼飞机反而可能失控、甚至坠毁。举例来说,前面提及后翼的低头力矩令飞机更稳定,但是如果这一力矩太大,则飞机过于稳定,难以操纵,因此需要研究前后翼面积比例、安装尺寸与位置关系,以及相关操纵面的具体细节,从而令静稳定性适中,而不是造出一架很稳定,但却很难改变飞行状态的飞机。
重量减轻,需要先进技术才能实现 -- 虽然连翼布局飞机理论上可以比较轻,但如果使用传统材料与机体结构设计方法,这一需要复杂连接的框架结构(上图中那种精美而轻薄的机翼连接结构,难度实在是很大),反而可能无法实现有足够意义的减重效果。因此,连翼布局飞机需要配合先进而复杂的复合材料等高新手段,而且要在“钻石翼”身上独特的前掠、扭转连接等复杂机翼结构上实现,有相当的难度。同时材料与机体结构,也要配合实现前面提及的复杂气动控制手段,两者的结合也是很大的挑战。
机翼变形是个大难题 -- 连翼布局另一个重大技术难题,是机翼在飞行中的负载变形幅度。虽然理论上连翼的变形会比常规机翼小,但因为采用这一布局的飞机往往追求高空出色性能,导致展弦比会比较大,所以机翼变形幅度依然较大。这就需要更高水平的解决手段。为了最好的解决这个问题,美国在科研上曾经考虑主动抵消机翼变形的方法,但这些主动手段意味着飞机复杂程度和研制风险显著增加。
目前来看,中国EA-03“翔龙”无人机的服役,证明中国科研人员已经成功的突破了这些技术难关。
这充分说明中国与美国在这一高空侦察无人机的全新机翼布局的领域中,至少有着相同的水平,甚至已经领先。中国“翔龙”无人机的服役,说明中国战机发展工作完全不逊色于美国,在不久的将来将实现与美国平起平坐的目标!

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