說起戰斗機的空氣動力學設計,總有人覺得越復雜越牛,其實不然。印度光輝戰斗機,在氣動布局上真稱得上教科書級別。相比之下,中國殲-20的設計就顯得有點野,鴨翼布局加DSI進氣道,不走尋常路,但這并不等于不好,只是沒那么正統。
先說面積律,這是空氣動力學里一個老規矩,由美國工程師惠特科姆搞出來的。簡單點講,就是飛機在跨音速飛行時,橫截面積得從頭到尾慢慢變,不能有大跳躍,不然會產生激波,阻力蹭蹭上漲。
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光輝在這點上做得特別到位。它的機身設計嚴格遵守這個法則,機翼根部和垂尾前端都有針對性調整,避免面積突變。舉例來說,光輝的復合三角翼布局,讓翼根跟機身融得天衣無縫,橫截面積曲線平滑得像數學函數圖。
從1983年,印度航空發展局啟動項目時,就把這個當核心,風洞測試數據表明,它的波阻在馬赫0.8到1.2區間控制得很好。印度斯坦航空公司公開資料顯示,光輝的機翼面積38.4平方米,翼展8.2米,這樣的比例正好優化了跨音速過渡。
超臨界機翼也是光輝的亮點。超臨界翼型能延遲機翼上表面激波出現,提高升力效率。普通機翼在接近音速時,上表面氣流加速容易超音速,導致分離和阻力大增。光輝的翼型設計就是超臨界風格,上表面平坦,下表面微曲,計算曲率精確到毫米級。
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印度設計師參考了NASA的舊研究,把這個應用到三角翼上,結果是跨音速下阻力低,升阻比高。實際測試中,光輝的最大升力系數在低速時能達1.8左右,高亞音速時保持穩定。這套設計完全按教科書走,沒加多余的花樣,純靠原理堆砌。
光輝的整體布局也很標準,輕型戰斗機定位,單發設計。氣動上,它追求干凈解,避免復雜舵面,靠機翼和尾翼自然平衡。從2015年服役后,發現它在航程和機動上雖有短板,但氣動效率高,維護簡單。
現在轉到殲-20,從2011年首飛起,這架機就被貼上野路子標簽。為什么?因為它的鴨翼布局和DSI進氣道,不在傳統教科書主流里。經典戰斗機多用常規布局,主翼前平尾后,但殲-20鴨翼在前,主翼在后,還加邊條和全動垂尾。
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鴨翼布局在大迎角時升力強,滾轉快,后機身光滑,阻力小。成都飛機設計研究所的數據顯示,殲-20的鴨翼離重心遠,效能高,超音速時無配平損失。實際服役后,裝備數百架,機動性在珠海航展上秀過,低空通場時拉煙轉彎。
DSI進氣道是另一個野點,全稱鼓包式無附面層隔道進氣道。傳統進氣有分流板,復雜易反射雷達,但DSI用鼓包形狀自然分離邊界層,簡化結構,還幫隱身。殲-20的兩側DSI,能達馬赫2.0以上,內壁涂層吸波,雷達截面積小。
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從2000年代中,中國借鑒F-35經驗,但改成側置,適合雙發布局。測試數據表明,它在高攻角時進氣效率穩,發動機推力不掉。八個舵面配合,更是野路子精髓,主翼前后襟翼加鴨翼和尾翼,飛控軟件統籌,實現了高機動和高隱身統一。
殲-20的邊條翼設計也非傳統,尖拱邊條產生渦流,提升低速升力。整體氣動是升力體風格,機身參與升力,最大升力系數據估達2.0以上,遠超光輝。為什么叫野路子?因為它跳出面積律的嚴格框架,優先隱身和實戰。
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