歼20的又一创新设计:能明显增强超巡能力和机动性

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来源:百战刀

近日俄罗斯公布了苏霍伊阿穆尔河畔共青城飞机制造厂苏-57生产线的照片,首次展示了该机的粗壮的全动垂尾底座和转轴结构,让人不禁联想起歼-20同样采用的外倾全动垂尾设计。

事实上除了升力体边条翼鸭式布局之外,全动垂尾已成为歼-20在总体设计上的另一大创新,该机是我国第一种采用全动平尾设计的国产战斗机,因此享有此项新奇设计(对战斗机而言)带来的种种好处。

在航空史上,超音速轰炸机和攻击机采用全动垂尾设计已经屡见不鲜,例如美国的XB-70“女武神”3马赫轰炸机、A-5“民团团员”超音速舰载攻击机,以及俄罗斯斯图-160“海盗旗”战略轰炸机。对这些注重超音速飞行性能的飞机来说,全动垂尾带来了与全动平尾相似的优点。

在跨音速和超音速飞行中,传统平尾后缘升降舵在激波扰动之下舵效大幅下降,无法提供足够的俯仰控制力矩,因此全动平尾就应用而生,以整体偏转的方式来大幅增加升降舵面积,保证超音速操纵效率。全动垂尾也基于相同原理,在不增加垂尾面积的情况下大幅提高飞机超音速偏航操纵效率。歼-20采用双全动垂尾,能明显看出该机为增强超音速机动性和超音速巡航能力进行的优化。

除超音速上的好处外,歼-20的全动平尾也具有明显隐身好处,该机垂尾面积对比F-22硕大的外倾双垂尾要小上许多,有利于降低侧向雷达截面积。此外,歼-20的全动垂尾被布置在机身最后方的尾撑结构上,与尾撑下方的腹鳍一道,在两侧较大范围内对发动机尾喷管和灼热喷气形成遮蔽,有利于降低该机的红外特性。

歼-20的全动垂尾也不单纯是垂尾,如果你仔细观察,就能发现该机在起飞或低速飞行时不仅鸭翼和主翼后缘分别处于上偏和下偏状态,为了挖掘了操纵翼面的全部增升潜力,外倾双垂尾也处于向内侧差动偏状态以产生些许升力,蚊子再小也是肉嘛。

在飞火推一体化飞控系统的操纵下,歼-20的传动垂尾能配合其他操纵面的复杂偏转形成虚拟减速板,有效增加阻力快速降低飞机速度,例如在降落滑跑中垂尾向内极限差动偏转,配合鸭翼、襟副翼的极限偏转产生巨大阻力进行滑跑减速。这个虚拟减速板最终取代了歼-20验证机上机背减速板,降低了飞机重量。

歼-20如此多才多艺且富有技术含量的全动垂尾的实现,背后自然离不开坚固的垂尾底座和转轴设计,以及飞控控制律的优秀编程。正如歼-20总师杨伟所说的,在战斗机的研究领域,我们已经进入了“自由王国”。

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