J20尾部下垂的部分是什么,为什么只有J20有这样的部分,其他五代机没有?
歼20垂尾下面有两个腹鳍,这两个腹鳍起的作用是保持飞机的横向稳定,增加或者弥补飞机尾翼的舵效不足,其他的五代机没有,是因为也采用了其他的办法予以弥补,不过也有说法是因为歼20的发动机没有矢量能力,所以还需要腹鳍。
腹鳍,又被称为是下垂尾,他是强调机动性能的战斗机在垂尾面积已经无法增大,但是还需要继续提高飞机在机动中的稳定性的一种常见的装备,几乎所有的飞机都有这个设备,比如美国的F16、俄罗斯的苏27、苏30、苏35、我国的歼11B、歼10以及FBC1飞豹和歼20等,这些战斗机都有腹鳍,因此腹鳍是一种常规的提高战斗机飞行稳定性的方式。
但是腹鳍有他的劣势,那就是破坏隐身,飞机的翼面越少,隐身能力越强,毕竟飞机其余部分都很容易做到隐身,但是翼面不行,翼面只能保证互相平行,把主要的雷达波束朝着唯一的两个方向散射出去,因此形成了雷达闪烁现象,而雷达会自动屏蔽闪烁,因此就达到了隐身,可是腹鳍的存在对这种闪烁有不利的影响,他会提高飞机的暴露概率。
当然了,歼20使用了腹鳍,但是也使用了全动垂尾,这样他的垂尾高度做的比较低矮,提高了飞机的正向隐身能力,这一点可以说是弥补了腹鳍带来的不利影响,不像美国的F22A战斗机那样,有一个巨大垂尾,就是不舍得加腹鳍,于是他的垂尾雷达反射信号要大于歼20。所以歼20加一个腹鳍也无可厚非了。
至于俄罗斯的苏57,他不加腹鳍主要有两个原因,一个是有三维矢量发动机,再一个人家用的是升力体布局,两个发动机是扁担式结构,本身也就起到了保持飞机横向稳定的作用,他的两台发动机从正面看上去,就是像是一对倾斜布置的腹鳍。何况,苏57战斗机机翼下的茧包也能发挥出类似于翼刀的效果,所以横向稳定不成问题。
J20尾部下垂的部分是什么,为什么只有J20有这样的部分,其他五代机没有?
自歼20首飞以来,关于歼20腹鳍会破坏隐身能力的质疑声一直没有中断过,毕竟歼20是现有五代隐身战机中唯一一个依然存在腹鳍五代隐身战机。但是从战机隐身角度来说,腹鳍的存在会增加战机侧面雷达波反射面积,不利于歼20隐身需求,所以单纯的从腹鳍对于战机隐身能力来说,腹鳍的存在的的确确会破坏战机的隐身能力,这也是为什么包括F22、F35、苏57等五代隐身战机全部取消腹鳍的原因所在。
但是在歼20身上,虽然采用了气动效率和隐身能力更强的全动垂尾设计,但是依然保留了垂尾的存在,所以很多人对此很不理解。有人说歼20的腹鳍之所以存在是为了弥补采用全动垂尾后整机纵向气动面积缩小和高速飞行稳定性需求而特意为之,也有人说歼20的腹鳍能够从侧面遮挡住发动机尾喷口,有利于降低歼20的侧面红外辐射特征,进一步提升歼20的红外隐身能力。至于以上说法到底谁对谁错并没有能够真的令双方信服的说法,只能说各有各的道理、但也有各的不足。
首先从高速气动稳定性来说,一架战机的飞行速度有多快除了取决于装备的发动机推重比有多高外,更直接和战机的气动优化有直接关系。歼20作为我国自主研制的双发重型制空战机,主要职责就是空中迎战外敌,所以对于最大飞行速度和超机动飞行能力还是有严格要求的。那么在国内能够提供的发动机推重比有限的前提下要想继续满足高速飞行和超机动飞行双重优势不降,就只能尽可能的优化气动设计、降低其飞行阻力了。
那么对于一架推重比不高的战机而言,要想保证其具备更快的飞行速度该如何设计呢?从空气动力学设计角度来说,当一架飞行器的纵向长径比越小时,高速气流从机头开始流向机尾的阻力就会越小(想一想射击用的箭为什么细长就能明白),所以成飞在设计歼20的时候故意将其整个机身长度拉的比较长,这样就能从气动设计上降低其气动阻力了,但是这也导致歼20的机身长度是所有五代隐身战机中最长的。
机身拉长了以后该如何保证超音速飞行时的稳定性呢?比如射箭用的箭很是细长,当箭高速飞出去的时候,箭身尾部会在气流扰动下不断乱晃,继而产生乱流增加空气阻力,所以为了保证射出去的箭能够稳定的射向更远的目标,人们会在箭的尾端增加几支能够增加气动稳定的箭羽,这样箭高速射出去后由于箭羽产生了较强的气动稳定性,所以整支箭就能射的更远、射的更准了。
同理对于机身细长的战机而言,细长的机身在超音速飞行时,机身尾部的气动扰动也是相当大的,所以就需要垂尾的存在来保证战机高速飞行的稳定性需求。更进一步对歼20这种机身更为细长的五代隐身战机而言,为了保证其超音速飞行时的稳定性需求,歼20肯定得设计稳定性更高的垂尾来保证其高速飞行的稳定性。但是稳定性的高低直接和垂尾的气动效率有直接关系、而气动效率高低除了和气动设计有直接关系外,更是直接和可动翼面的翼面积大小有直接关系。但是对于歼20而言,垂尾除了要能够保证其超音速飞行时的高速稳定性外,也要满足其超机动飞行的气动效率问题,所以歼20采用了气动效率更高的全动翼面设计。
这个时候就出现了一个很大且很关键的问题就是,歼20为了实现更高的飞行速度、整个机身设计很是细长,为此需要翼面积更大的垂尾来满足其超音速飞行稳定性,但是也要满足超机动飞行需求所以采用了全动垂尾设计,但是全动垂尾和机身直接的连接点受力大小直接和翼面积的大小有直接关系。也就是说如果歼20为了满足超音速飞行稳定性和超机动飞行需求需要一副面积较大的全动垂尾来满足,但是只设计翼面积很大的全动垂尾的话,全动垂尾和机身连接点的结构强度势必撑不住,毕竟歼20在超音速飞行和超机动飞行过程中,全动垂尾的瞬时偏转速度是很快的。
歼20既要留下能够提升超机动飞行能力的全动垂尾,同时又要满足垂尾在超音速飞行时的气动稳定需求,所以成飞选择将歼20的全动垂尾面积缩小来满足其与机身连接点的结构强度需求,另外因缩小的垂尾面积则通过固定在机身上的腹鳍来弥补。等于是歼20如果和F22、苏57一样取消腹鳍、只保留垂尾的话,那么歼20的垂尾面积将会很大、继而其连接点的结构强度也得增加、连接点的气动阻力、结构重量都需要增加,也就得不偿失了。但是将垂尾一分为二的话,在总面积不变的情况下,上面的全动垂尾既能够继续保留,同时腹鳍的存在还能进一步提升歼20超音速飞行时的高速稳定性需求,继而助力歼20最大飞行速度更快,另外这个外倾双腹鳍除了能够遮挡发动机尾喷口降低红外辐射特征外,外倾设计后的两幅腹鳍侧面雷达波反射面积也降低到整个腹鳍面积的60%左右。
再说说为什么采用全动垂尾的苏57并没有腹鳍的存在呢?这就要拜苏57延续苏27的中央升力体+吊挂发动机舱气动设计了,苏57两个突出的发动机短舱设计使得高速气流从两个发动机短舱之间流过的时候,短舱在一定程度上起到了纵向高速气流稳定性需求,所以苏57可以不用设计腹鳍,同时其全动垂尾面积还能进一步的缩小。
J20尾部下垂的部分是什么,为什么只有J20有这样的部分,其他五代机没有?
腹鳍,某种程度上,腹鳍会对隐身造成不利影响
位于机腹的类似舵一样的叫做腹鳍,他的作用跟垂直尾翼一样,是长在下面的垂尾尾翼。两者的作用都是用来保证航向稳定性,仿制偏航的出现。
腹鳍多在第五代战斗机前非常普遍,我国在1978年从埃及获得米格-23,借鉴了其腹鳍设计,首次在歼-8II上采用腹鳍,之后歼-10、枭龙、JH-7飞豹等都有应用。
相比较垂尾,腹鳍最大优点在于大仰角飞行时,作用效果非常显著。当战斗机在进行大仰角飞行时,宽大的机身和主机翼会减弱并搅乱其后方的气流,从而导致垂尾的作用大幅度削弱。歼-20进行大仰角飞行,可以看出垂尾大部分被埋进了机身和机翼拉出的激波云中,垂尾的作用被大幅度削弱,而腹鳍则没有丝毫影响。
美军F-22在不采用腹鳍情况下,采用的方法就是水多加面,设置了超级大的垂尾来确保大仰角飞行的航向稳定性。
毛子的苏-57在这方面难得的设计非常精巧,在机翼位置弄了个茧包,可以容纳一枚格斗弹作为格斗弹舱的同时,一定程度上也可以起到腹鳍的整流效果,俄罗斯在设计上的确还有相当的匠心。腹鳍在一定程度上会削弱隐身效果,特别是对于下方照射的雷达效果隐身效果要较差。这是美军所不能容忍的,美军习惯就是飞天上炸炸炸,对于下方地面照射上来的雷达波隐身要求很高,而垂尾因为机身可以一定程度上进行遮蔽,对下方雷达不敏感。所以美军的第五代隐身战斗机都没有腹鳍设计,宁可增加垂尾面积,削弱侧面和上方隐身效果,也要确保对下方雷达更好的隐身能力。歼-20的副鳍作用,可以说是有利有弊,对于下方隐身性能肯定会受到影响,但整体来说影响不大,不过需要注意的是,歼-20尾喷管没有像F-22A一样采用隐身的二元喷管遮蔽,这样的话,腹鳍存在反而可以防止对方雷达直接照射尾喷管,反而对隐身来说,可能更有利。
J20尾部下垂的部分是什么,为什么只有J20有这样的部分,其他五代机没有?
我们知道,先进的战斗机,一物一设非虚陈,何况歼-20作为中国的下一代制空主力战斗机呢?如图,这个尾端下垂的突出物,名唤腹鳍,在三代以前,是常见的设置,有稳定和减小前方反射雷达波的作用,可以视为一大匠心独运的设计。航空大国的战机设计,都有自己的绝招秘笈,无论怎么样的气动细节,只要用得好,正能增益战机性能,比如此前诟议了多年的歼-20鸭翼,还拿出不知什么人的“名句”说,鸭翼最好装到敌人的飞机上,真是这样吗?美国波音和雷声对六代机的设计,都有鸭翼,于是这伙子被啪啪打脸,再不吱声了呢。歼-20的鸭翼,巧妙地与主翼在同一个平面内,使涡流得以作用在主翼上面,以利提高航速,非但没有破坏隐身,反而有利隐身,这正是我们设计师的精到之处呀,如何傻傻分不清,偏要做那学舌鹦鹦鹉模样?怪令人不耻的呗。好了,不啰嗦,还是三个意思来简单解释一下。
▲猛龙的腹鳍。第一次真正地自主设计,这飞机,操纵起来非常灵活,尤其在起降的瞬间,猛拉猛推,飞行员初始接触,都这样,似乎忘了离去角度受限的事,何种飞机,都有气动设计的局限,并不奇怪,这样也造成不少的起降事故。世上并没有一种飞机称完美,找一找“阵风”抬头困难的问题,世上的喷子们,更有何话可讲,要在注意了是一问题,不断推进设计,以近趋完美,达到没有最完美,只有更完美的气动设计。
▲以毒攻毒。没有腹鳍不稳,有了腹鳍,实事上在正面正会增大信号反射信号。不少人感到心里委屈。其实不然,想一想世人津津有味的F-22二元推力矢量喷管,就会好过一点,笨重的尾撑结构件,虽说减少了使用腹鳍的麻烦,但其垂尾算小吗?尾部红外特征是减小了不少,又多出了死笨死沉的尾撑,与之相比,咱们的歼-20则没有这两个麻烦,垂尾小,腹鳍还能有效遮蔽尾部气流反射特征,这不是很好吗?如果现在再让我们设计一次,恐怕还会这样设计。
▲懂得取舍。才是王道,什么都想最好,没有这样高明的气动设计大师,我们如此,美国一样。不能说攻其一点,不及其余,正像过去传唱了二年鸭翼,不懂行的门外汉,听上去,威龙直被这些人糟践得不成模样。到如今,还有人不解鸭翼之妙,有时间不妨翻一翻魂舞大漠的解释,就能知道,到底是何种原因。原因正因为局势复杂,凡我们弄成一款装备,总有人跟着哄,群起而攻,让不明就里的人士,心里直犯迷糊,不由跟着嘀咕。记之,懂得取舍之道者,才是高明的设计师。
J20尾部下垂的部分是什么,为什么只有J20有这样的部分,其他五代机没有?
在部分型号战斗机的尾部下方,经常会看到的固定翼面,这种部件的专业称呼是——腹鳍,其作用主要是在飞机飞行过程中为飞机提供额外的航向稳定性。
对于任何传统布局的战斗机而言,尾翼是不可或缺的气动部件。一般情况下尾翼包括四个部分:垂直安定面和方向舵、水平安定面和升降舵。
其中升降舵,也就是平尾上的舵面,主要是在飞行过程中给飞行员提供抬头和低头的操作能力,一般由手杆前后控制;
方向舵,也就是垂尾上的舵面,主要是咋飞行过程给飞行员提供偏航操作的能力,一般由脚蹬控制。
对于正常向一个方向水平平飞的战斗机而言,在受到侧向突风干扰时,飞机就会偏离航向,在这种情况下,垂尾安定面就具备让飞机在一定时间内恢复到原来航向的能力,这种能力就是所谓的“航向稳定性”。恢复的时间越短,抵抗侧风能力越大,则这种航向稳定性就越强。
泛泛而论,垂尾面积是决定航向稳定性大小的指标之一,有的时候为了考虑到其他因素要求,比如降低RCS面积,就不能将垂尾做的太高,那么就只好在机尾腹部额外的增加一个额外的垂直安定面,这就是腹鳍的由来了。歼20就是采用这种方式来提高航向稳定性的,毕竟其两个全动式垂尾面积都比较小。
腹鳍在战斗机方面采用也是比较普遍的,国产飞豹战斗轰炸机,F-16等也都采用这种设计方式。
这个问题呢就回答到这里吧。
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歼20战斗机尾部下垂的部分是腹鳍,与垂尾一样同属于垂直安定面,是用来保证航向稳定性,防止偏航的设计
美国的f22没有是因为它的垂直尾翼足够大,不需要,俄罗斯的su57使用翼下茧包作为垂直安定面,顺便把格斗弹塞了进去除此以外,还包括腹鳍对于隐身性能有所影响的原因。但是这个不是主要原因,而且腹鳍是飞行器设计环节中的常用设计,采用腹鳍的战斗机,远不止歼20
(歼10猛龙战斗机的腹鳍也很明显。)(歼7,歼8,歼10,jl9山鹰 jl10猎鹰,jf17枭龙,全部有腹鳍
(苏33的腹鳍)
f14的腹鳍尺度较小,但是也有
f16照样有 ,腹鳍其实挺常见的
f22的垂尾比歼20的垂尾+腹鳍的面积还要大.....
所以说,实际上还是因为各国飞机设计思路不同,f22一切思路力求稳妥,不然服役的就不是f22,而是f23黑寡妇。
苏57RCS已经够大了,并且俄罗斯实在没钱,他也不想尝试那些高机动的设计布局(难度越大,性能越大,风险也越高)没钱不敢浪
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