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标题: 可变后掠翼 [打印本页]

作者: boy77 时间: 2009-4-12 04:55
标题: 可变后掠翼
看了最新一期《航空知识》，从封面到内容，可变后掠翼似乎是本期的专题
翻资料的时候自然查到了我国这方面的研究，摘录参考之

中国空军之痛，夭折的强6可变后掠翼攻击机
一、战火中催生
1974年初，西沙海战爆发。战斗中，我海军以2艘猎潜艇和2艘扫雷艇对抗南越海军的3艘驱逐舰和1艘护卫舰，以小抗大以弱击强，并取得了沉伤敌四艘舰艇的战果。
西沙海战虽然以我军的全胜告终，但暴露出的问题也不容忽视——由于空军和海军航空兵现有装备性能上的限制，我海军在作战中无法得到有效的空中支援。如果在战斗中遭遇敌军的全面空中打击，后果将不堪设想！
在当时我国空军和海军航空兵装备的各型战机中：歼5歼6歼7等缺乏对地攻击能力；作为攻击机的强一5的航程又过短，载弹量也过少，无法适应瞬息万变的高强度现代作战；而作为重型轰炸机的轰一5和轰一6速度太慢，且缺乏足够的自卫能力，无法满足水面舰艇编队的火力支援需要。
于是，深感缺乏一种先进的支援战机中国空军和海军航空兵在西沙海战结束后不久就分别向三机部提出各自的新型战机设计指标要求。要求航空部门研制一种新型的战斗轰炸机来满足部队的作战需要。
由于以当时中国航空工业的实力，根本无法同时研制两种分别装备空海军的新型支援战斗机，因此三机部决定采取“一机两型”的办法，根据军方提出的要求，确定了新型飞机的技术性能，并决定海、空军使用同一种机型，装备不同种类武器和机载设备来分别满足海、空军的需求。满足空海军不同的需要。
三机部对这种新型飞机非常重视，并很快于1976年6月召集所属各部设计人员到北京，要求他们在最短的时间内提出设计方案。根据三机部下达的设计要求。沈阳飞机制造厂和南昌飞机制造厂很快提出了自己的方案，其中，南昌飞机制造厂提出强一6设计方案，沈阳飞机制造厂则提出了歼轰一8设计方案，西安飞机制造厂则稍后提出了“飞豹”设计方案。
沈飞的歼轰一8，就是歼一8的对地攻击改型。起先，三机部是倾向于沈阳提出的歼轰一8方案的，但由于此时歼一8原型机尚未定型，该方案在实际运作中的风险系数过高，因此歼一8轰方案最终被否决。
余下的南昌飞机制造厂和西安飞机制造厂则几乎同时开展了新机研制工作。
在六七十年代里，可变后掠翼飞机成为了世界飞机设计的新潮流，这一时期采用这种技术的代表机型主要有美国的F一111和苏联的米格一23等。可变后掠翼技术主要是为了平衡飞机高、低速飞行时对于主翼要求的矛盾，但会带来结构重量的增加和一部分性能的降低，而且提高了研制成本和技术难度。
可变后掠翼潮流对中国航空工业的影响非常之大。在强6的研发之前，我国用一批武器装备从埃及换了一批米格一23M C，并对其可变后掠翼机构进行了研究，随后部分科研人员建议在吸取米格一23MC和从越南战争中获得的美制F一111的基础上，发展我国的下一代歼击轰炸机。
中国唯一具有强击机制造经验的南昌飞机制造厂，在强5总设计师陆孝彭(1995年被评为中国工程院院士)的坚持下，决定在米格一23MC的基础上，发展一种单发单座超音速强击机作为强5和歼6的共同后续机，并命名为强6。
在此期间，陆孝彭不辞辛劳，多次走访空海军司令部和基层强击机部队，制订了“强一6战术技术要求”，并于1979年2月根据三机部的要求，提出了强6总体设计方案。
从南飞提出的设计指标上看该机的性能十分理想，再加上还采用了国际时髦的可变后掠翼方案，而且已经大体成型了。该机所选用的WS-6发动机（该发动机及其多种改型也是我国70年代末期酝酿的一系列新机型的主要动力）也于1980年10月达到了性能设计指标，所以三机部最终决定采用南昌飞机制造厂的强6方案。

二、十年磨一剑
1、气动布局
强6是在米格一23MC的基础上发展而来的，当然同样采用了悬臂式上单翼结构的可变后掠翼的布局，这种结构阻力小，稳定性好，适合于飞机的高速突防，并为对地攻击武器提供了一个理想的发射平台。
虽然从上世纪六十年代末开始，中国就已经展开了对可变后掠翼技术的研究，并从获得的F—111和米格23上得到了直接的学习机会，但在强6研发之前，我国的可变后掠翼技术还一直没有达到真正装机实用的水平。
为了克服这一拦路虎1980年，在陆孝彭的主持下，我国开展了一项大型部级科研课题----变后掠翼技术的预研任务。经过八年多的努力，这一研究课题在设计技术方面取得了重大突破。这一成果成功地解决了可变后掠翼技术的气动布局（转轴位置、翼型、动态响应等）、机翼结构优化（转轴街头、三维应力计算，多约束优化技术等）、驱动机构及飞机控制系统一系列难题，为强6的研制奠定了基础，填补了国内空白。
采用可变后掠翼技术的飞机的一个共同的缺点是机动性不好。由于空军当时提出新型机要具有一定的对空作战能力，于是该机改为采用机腹进气，以适应飞机大仰角飞行时的进气量问题。
从外形上看，强-6仿佛就是结合F-16和米格-23特点的“混血儿”。它的采用上单变后翼布局的主翼，还有垂尾和平尾类似于米格-23，进气方式则采用了与F-16类似的机腹进气方式。
在具体的性能指标上，该机最大武器载荷4500千克，作战半径900千米。除了强大的对地攻击能力外，其空战性能优于米格-23。

先进水平的强烈愿望——除了采用可变后掠翼技术之外，另一种在二十世纪八十年代后兴起的新技术——战机电传操纵系统也我国航空工业科研人员的攻关对象。
我国科研人员首先向模拟式三余度电传操纵系统发起了冲击。以从国外获得的相关技术为基础，我国科研人员采用反向编译的方式，凭着惊人的毅力，解读了国外该项技术的设计语言，并以此为基础开发出了我国第一代战机电传操纵系统。
我国设计的第一套战机模拟电传操纵系统具有可靠性能好、自动化水平较高等特点。该电传操纵系统主要由信号转换装置、飞行控制计算机、电缆和动作装置组成。这种操纵系统能将飞行员发出的操纵信号，经过变换器变成电信号，再通过电缆直接传输到自主式舵机。该系统的优点是结构简单、体积小、重量轻、易于安装、改善了飞机操纵品质、提高了操纵系统的可靠性并减轻了飞行员的工作负担。
3、发动机
发动机是所有飞机的心脏，发动机选型得当与否，直接决定了战机开发计划的成败。
强6选用了我国第一种真正的实用性大推力涡扇发动机——涡扇6（WS-6）。该发动机的研制工作始于1964年，历经17年的艰辛努力，于1981年达到了实用水平。该机最大军用推力为71千牛，最大加力推力为122千牛，推重比为5.93。为了满足我国当时研发的第3代战机歼13的需要，1983年，我国又在该发动机的基础上研制了WS-6G型发动机，加力推力达到138千牛，推重比达到7。这些指标和美俄空军目前的主力发动机F100（用于F—15）和AF—31（用于苏—27系列战机），已经基本达到了同一水平线。
4、航空电子设备
强一6作为一种对地攻击兼有对空作战能力的多用途战机，其航电设备比它的前辈强一5有了革命性的进步。
强一6的机载电子设备基本上选用的都是我国仿制和改进自米格一23BN上的相关设备，主要包括有：改进自“高空云雀”、具有多种对地攻击模式的新型雷达、激光测距仪、瞄一6型瞄准具、雷达告警系统以及通信电台、无线电高度表、无线电罗盘、近距导航和着陆系统等。
其中，具备对地功能的新型雷达和先进的瞄准具，使强一6能够充分发挥其准确对地打击的强大火力。模拟计算结果表明，装备该火控系统后，强一6发射空对地火箭弹的有效命中精度比强一5提高了3倍，同时能制导新型空地导弹对目标实现防区外精确打击。
但是，该系统和仿制的其他苏联电子设备一样，大多采用电子管和晶体管混合元件，导致设备体积、重量大，相比同期的西方产品显得落后。不过，如果能成功装机，也能够实现功能设计的预期目标。我国科研人员在设计过程中，通过仿制、改进苏制航电设备，锻炼了系统综合能力。
总体上讲，强6的技术水平已经超过了国际通用的二代喷气战机如米格21、米格23，F4等，但和F—15等三代战机相比，还有一定的差距。将强6定位为一种具备了部分3代战机特征的第2代喷气战斗轰炸机，是比较适宜的。

三、雏鹰折翼
遗憾的是，和这个时期我国开发的其他许多重点型号——如歼9，运10等一样。强6最终也没有逃过中途夭折的命运。
导致强6计划夭折的因素是多种多样的。如发动机的可靠性迟迟不过关、采用的复合材料的攻关时间过长等等。
但真正决定强6命运的，还是该机设计的根本——可变后掠翼技术。
首先，我国自行研制的可变后掠翼一直存在着结构超重的问题。和苏联米格一23战斗机相比，我国在其基础上研制的变后掠翼机构要超重12％，不仅减小了战机的载油量和载弹量，还严重影响了其作战半径。
其次，虽然我们已经基本摸透了可变后掠翼的结构，但对于它的控制系统我们则很难解决。即使在我国成功开发出了国产第一代电传操纵系统以后，这一问题依然未能得到圆满的解决。一方面我们没有这方面的经验，另一方面也无法从技术所有国直接获得，所以只能自己一步一步试验，飞机研制计划也因此而一拖再拖。致使研制时间大幅滞后，继续研制还要需要相当长的时间和资金。
最主要的，还是军方装备需要的改变，到了80年代中后期，军方认为可变后掠翼布局并不是将来作战飞机的主流。而原本就举步为艰的强6经此一击，也就注定了最终下马的命运。

相关链接：陆孝彭

中国著名飞机设计师，中国工程院院士（1920.8.19-2000.10.16）
1941年，毕业于中央大学航空工程系。
1944年至1949年，先后在美国麦克唐纳•道格拉斯飞机公司和英国格洛斯特飞机公司学习飞机设计。
1949年8月，新中国成立前夕和多名海外航空学子一起取道香港回归祖国。
1958至1965年　在南昌320厂飞机设计室任强-5型飞机主管设计师。主持强5的研发工作，被誉为“强-5之父。”
1966至1969年　任飞机设计所副所长。
1969至1973年　主管设计歼-12飞机。
1981年　被国务院国防工业办公室任命为强-５改型机总设计师，被国防科学技术委员会任命为强-５加大航程改进飞机总设计师。
1980年，开始主持强6的设计开发工作。
2000年病逝，强-6的夭折，是陆孝彭院士一生最大的隐痛。

作者: boy77 时间: 2009-4-12 05:06
虽然现在主流认为可变后掠翼这种技术过时了
可以用现代先进的航空技术综合应用加以替代
但，一个研究和技术积累的过程却是无论如何不可替代的
我国最缺的就是这一点

跨越本身没有错
我理解应当是结果的跨越
而很多过程的积累则不能用“跨越”来简单跨越
更何况这根本就不是能跨越的了的
绝不能为了追求跨越而忽视科学发展的一般规律

虽然可以认为这种技术目前似乎找不到定位
但发展这种技术给整个航空工业乃至整个工业水平带来的影响却是不可估量的
我们缺的课太多

将来的某一天
我们要发展大型轰炸机的时候
工业需要这项技术的时候
却发现随着陆院士这代人的离去
我们竟找不到能理解当年这些设计思想的人

美国人的东西都看着好
可美国人的科学精神咋就没这么多人看着好

作者: 博文妈妈 时间: 2009-4-12 08:02
估计是一夜没睡啊

作者: 答案 时间: 2009-4-12 08:57
强人又准备发动局部战争还是开个军事论坛协会，让大家了解最新武器装备

作者: flyman 时间: 2009-4-13 09:45
开个军事论坛协会

作者: 清水浅浅 时间: 2009-4-13 11:09
二航的精英啊。

作者: 博文妈妈 时间: 2009-4-13 11:40

开个军事论坛协会
flyman 发表于 2009-4-13 09:45

有提议过的!

作者: flyman 时间: 2009-4-13 14:34
转个帖子 http://bbs.news.163.com/bbs/mil/128291663.html

作者: gunsmoke 时间: 2009-4-13 21:48
可变后掠翼是一种可随不同飞行情况而改变机翼弦线与机身纵轴之间夹角的设计。这样的设计可以同时利用后掠翼在高速以及直线机翼在低速下的优点。然而这种设计却增加了飞机的重量和增加结构复杂度。另外一种常见的称法是可变几何翼面（variable-geometry Wing）。
机翼没有后掠时的F-14雄猫
机翼后掠时的F-14雄猫

可变后掠翼的飞机的概念，是从一些用来测试掠翼性能的实验用飞机而来的。而首部此类型的实验机种就是Messerschmitt Me P.1101。它的掠角要可在地面调较，而在飞行时却不能。以不同的掠角作出了的试飞后，就可找出当中最合乎中道的掠角。

第二次世界大战结束时P.1101被带到美国贝尔飞机作更深入的研究，制造了一批可于飞行时改变翼角的版本。在测试贝尔X-5，他们发现当机翼向前展开时，压力中心亦随之向前，把机鼻推向下。为了解决这个根本性的问题，这类的设计一定要添加一个特别的系统才可使用。

对于不论速度高低都能飞行的飞机来说，可变后掠翼十分实用。故此可变后掠翼最初应用于军用航空飞行器上。

1952年的格鲁门F-10F美洲豹（Jaguar）是首部可变后掠翼飞机。不过F-10F是一个失败之作而且美国海军亦对此机没有很大的兴趣。飞机的重量不断上升，翼的载重亦随之而上升。直至1960年代可变后掠翼的意念再被提出，藉降低飞机重量和翼载重来提高升降的性能。美国政府最后于实验性战术战斗机计划TFX (Tactical Fighter Experimental Program)中采用了可变后掠翼装置，研发出首部可变后掠翼飞机通用动力F-111。

战后不久，巴恩斯·沃利斯就开始着手于可变后掠翼，将超音速飞行的成本降至最低。最初他是为军方“野鹅计划”效力，之后他去到“燕子”，计划目标是于10小时内来回欧洲和澳大利亚。1950年代他成功测试一个超过2马赫的设计，但最后政府却放弃继续支持他。后来沃利斯和他的团队到美国寻求资助他继续研究，但却得不到人支持他。

苏联亦有类似的需要，由中央空气动力学研究所（TsAGI）负责研究可变后掠翼飞机的可行性。研究所开发出两个不同的平面形状planform，主要的分别是一对翼转轴之间的距离占整个翼展的百份比。更宽的翼转轴间距不仅可以减少改变后掠翼时产生的不利的气动效应，而且提供了一个可作为起落架或stores pylon的更大的固定翼。这事实上可以或多或少对于机身有所适应，苏联人不久后，在Sukhoi Su-17（基于早期后掠翼的Sukhoi Su-7）和Tupolev Tu-22M（基于Tupolev Tu-22）上做了改进。但更宽的翼转轴间距的局限在于它在减少了技术难度的同时也减少了可变几何翼面带来的好处。中央空气动力学研究所（TsAGI）设计了一种类似于F-111的更窄的空间安排。这种设计被用于（虽然规模不同）MiG-23战斗机和Sukhoi Su-24，它的原型机完成于上世纪60年代，并于上世纪70年代初开始服役。

欧洲（北约）在可变后掠翼的应用代表是由英德意三国（联合成立了帕那维亚飞机公司）联合研制的狂风式战斗机。可变后掠翼技术的应用在冷战末期达到最高水平，代表作是美国的B-1“枪骑兵”(Lancer)和前苏联的图-160。

1960年以后，随着现代空气动力学和航空发动机技术的高速发展，相当程度上解决了小型飞机兼顾高低速飞行和控制的问题，如采用几何可变机翼（翼面扰流板、前缘机动襟翼等）、升力机身、边条等技术手段。与高后掠角度的可变后略机翼设计相比，不但部分解决了常规机翼低速飞行时的升力问题，也解决了高后掠角度的可变后略机翼结构重量高、制造费用高的问题，此后，三角翼、几何可变机翼与后掠角度小于45度的梯形翼成为设计的主流（可以参考美国ATF战斗机计划的机翼设计——F22计划的前身），从ATF计划至今，世界上再也没有新的可变后掠翼战术飞机的研发计划了。

作者: gunsmoke 时间: 2009-4-13 22:02
本帖最后由 gunsmoke 于 2009-4-13 22:08 编辑

变后掠翼个人小结：
SU-17
SU-22
MIG23/29
TU-22M
TU-160
F-111
F-14
B-1
欧洲狂风式战斗机
觉得这是一个过渡的产物。因为结构重量的大幅增加，迫使飞机必需向重型发展。很多VGW的飞机都是双座型。这应该不是偶然的。而从设计到工程的实现，是一个漫长的过程。觉得中国航空工业没过这道坎。
再多说两句，（外行看热闹啊）
没有基础的研究，没有工程上的创新精神，没有工艺上的认真负责，没有系统设计的理念。
这也是为啥飞豹还在用斯贝，歼10还在用AL-31的重要原因吧

作者: boy77 时间: 2009-4-13 22:09
感谢烟枪同学的详细资料

补充两点
1 法国作为具备完全独立军工研发实力的国家，也进行过类似研究。
幻影G，而且，法国人的设计初样相当棒，全面超越了美国和苏联的样机。
但是，毕竟法国这样的国家规模上承担不了如此投入的装备，最终，法兰西的可变后掠翼进了博物馆。
多说几句个人感言，法国实在是承担了太多和国力不相适应的大国义务。
而中国则总在天平的另一端。
法国人的样机好歹上了天，我们的样机着实让人唏嘘。
2 纳粹德国的军工实在是搞了很多今天看来都匪夷所思的设计。其中包括了一种不不对称可变翼，机翼可以整体沿轴向转动。后来美国人接收后也搞了验证机。
还有一种美国人提出的“自适应机翼”，翅膀可以向鸟一样纵向调整曲率。

作者: boy77 时间: 2009-4-13 22:15
昨天我还和叶正大的前秘书闲聊过当年搞东风113的事情
现在看来，可以算作一次不切实际的，按照现在的话讲叫作“不符合科学发展一般规律”的，充满激情的科研冒进。
但是，纵观整个中国军工的发展，哪一样提气的成果没有冒进的激情支撑？
现在，我们就算想冒进，体制和环境也不允许了。

作者: boy77 时间: 2009-4-13 22:27

没有基础的研究，没有工程上的创新精神，没有工艺上的认真负责，没有系统设计的理念。
这也是为啥飞豹还在用斯贝，歼10还在用AL-31的重要原因吧gunsmoke 发表于 2009-4-13 22:02

不是妄自菲薄
真是压头啊

说起动力系统
甭管是航空、船舶、车辆
让人除了骂娘还是想骂娘，军工系统要是可以和体育类比的话
这个领域就是男足

作者: gunsmoke 时间: 2009-4-13 22:31
看了一个说法，“国企创新就是最大的YY"，呵呵

作者: boy77 时间: 2009-4-13 22:38

看了一个说法，“国企创新就是最大的YY"，呵呵
gunsmoke 发表于 2009-4-13 22:31

这到有些绝对和偏颇

8年前我刚从鬼子的企业到CSIC的时候，这种感觉如此强烈，强烈到无以复加的程度，天天觉得体制内除了我就没有个原意为国家工作的人。
4年前我到CETC的时候，这种感觉几乎是仅存于困难时的一闪念之中。

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