飛機(jī)的靈魂在于機(jī)翼。1903年12月17日,萊特兄弟首次試飛了世界上第一架飛機(jī)“飛行者一號(hào)”,從此拉開(kāi)了航空界對(duì)于飛機(jī)的廣泛研究,其中就包括研究機(jī)翼形狀對(duì)飛機(jī)性能的影響。今天,我們就來(lái)看看變后掠翼飛機(jī)的前世今生。
為了知道什么是變后掠翼,我們首先就要知道什么是后掠翼,因?yàn)楹舐右硎窍鄬?duì)于平直機(jī)翼來(lái)說(shuō)的。比如早期的飛機(jī)的機(jī)翼是與飛機(jī)機(jī)身基本上是呈九十度的,機(jī)翼從里到外差不多是一樣寬,這種就叫做平直翼。而變后掠翼,顧名思義,就是把機(jī)翼向后偏折,還可以靈活在一定范圍內(nèi)變動(dòng)的機(jī)翼。
F-18 “大黃蜂”戰(zhàn)斗機(jī)超音速飛行時(shí)產(chǎn)生的音爆云隨著飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展,飛機(jī)的飛行速度不斷提升,甚至于達(dá)到幾倍音速,人們就發(fā)現(xiàn)在高速情況下平直機(jī)翼的帶來(lái)的阻力越來(lái)越大,使得飛機(jī)的航程變相縮短。這時(shí)有人發(fā)現(xiàn),如果將機(jī)翼向后偏折,與機(jī)身呈一個(gè)小于九十度角度的狀態(tài),飛機(jī)高速飛行時(shí)的阻力會(huì)比在平直機(jī)翼狀態(tài)下的小不少。這就像我們平時(shí)切某些菜的時(shí)候,如果垂直的往下切的時(shí)候阻力就會(huì)比較大,但如果往下切的時(shí)候同時(shí)向后斜一點(diǎn),就一般會(huì)比較輕松的切下去。畢竟,小時(shí)候削鉛筆你總不會(huì)豎著削吧!美國(guó)海軍F-14艦載戰(zhàn)斗機(jī)彈射起飛
后來(lái)美國(guó)等一些發(fā)達(dá)國(guó)家把一些特別需要高速飛行的飛機(jī)的后掠角就越做越大。甚至后來(lái)還專門(mén)研制了一架AD-1(Ames Dryden-1)飛機(jī)來(lái)研究機(jī)翼角度(航知傳送門(mén):“剪刀翼”飛機(jī)——斜著也能飛)。然而萬(wàn)事皆有利弊,較大的后掠角度的確適合飛機(jī)高速飛行,但是在低速下情況下機(jī)翼的升力卻下降了不少。但對(duì)于一些可能需要低速作業(yè)的飛機(jī),特別是對(duì)于需要在航母上短距離起降的艦載機(jī)來(lái)說(shuō),較大的后掠角度可能無(wú)法使飛機(jī)滿載升空。這時(shí)有專家就提出了一個(gè)大膽的想法,把平直機(jī)翼和后掠翼拼湊在一起,在低速情況下使用平直機(jī)翼,在高速情況下使用后掠翼,于是,可變后掠翼飛機(jī)就出現(xiàn)了。早在笫二次世界大戰(zhàn)期間,德國(guó)就率先進(jìn)行了這項(xiàng)研究,1944年7月德國(guó)梅塞思密特公司(Messerschmitt)研制出了P.1101型戰(zhàn)斗機(jī)(未完工)。但實(shí)際上這種飛機(jī)只能在地面上調(diào)整機(jī)翼后掠角度,不是變后掠翼機(jī)的完全形態(tài)。由于美國(guó)諾曼底登陸作戰(zhàn)戰(zhàn)勝并迅速占領(lǐng)德國(guó)后,在此基礎(chǔ)上于1948年開(kāi)始了變后掠翼飛機(jī)的技術(shù)試驗(yàn)。X-5機(jī)翼的后掠翼角度有三種狀態(tài),分別為20°、40°和60°1945年,美軍把納粹尚未完工的P.1101戰(zhàn)斗機(jī)原型運(yùn)回美國(guó)。雖然在運(yùn)輸過(guò)程中損壞,但仍然把該戰(zhàn)斗機(jī)原型送到在位于紐約布法羅的貝爾工廠,總設(shè)計(jì)師羅伯特·伍茲斯在P.1101戰(zhàn)斗機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)研制出了世界上第一架真正能在空中調(diào)整后掠角度的變后掠翼機(jī)——X-5。但因?yàn)槠涞鬃邮莵?lái)自德國(guó)的新飛機(jī),所以X-5在試飛情況中也出現(xiàn)了不少嚴(yán)重的問(wèn)題。后來(lái)經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)改進(jìn),美軍在1964年12月研制出了世界上第一款實(shí)用型的可變后掠翼飛機(jī)——F-111戰(zhàn)斗機(jī)。但是因?yàn)镕-111戰(zhàn)斗機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)過(guò)于笨重和復(fù)雜,所以這架飛機(jī)一直都面臨超重的問(wèn)題。只被美國(guó)空軍采購(gòu),海軍放棄轉(zhuǎn)而去招投標(biāo)并于1974年服役了F-14“雄貓”艦載戰(zhàn)斗機(jī)。蘇聯(lián)的蘇-17戰(zhàn)斗轟炸機(jī)由于那時(shí)處于華約與北約的冷戰(zhàn)時(shí)期,紅色帝國(guó)蘇聯(lián)也研制出了一款類似的戰(zhàn)斗轟炸機(jī)——蘇霍伊蘇-7“裝配匠-A”,但其最不擅長(zhǎng)短距起飛。不僅如此,這款飛機(jī)對(duì)跑道的要求還特別的高。這顯然不是蘇聯(lián)人想要的戰(zhàn)斗轟炸機(jī)。又要飛得快,又要能夠短距起降。蘇聯(lián)也就想到了采用變后掠翼。于是在蘇-7的基礎(chǔ)上,蘇霍伊設(shè)計(jì)局(Sukhoi )又設(shè)計(jì)研制出了蘇-17,自此蘇聯(lián)也有了可變后掠翼的飛機(jī)。從此世界上就掀起了可變后掠翼飛機(jī)的潮流。比如蘇聯(lián)先后推出米格-23戰(zhàn)斗機(jī)、蘇-24戰(zhàn)斗機(jī)、圖-22轟炸機(jī)、圖-160“白天鵝”轟炸機(jī),美國(guó)有F-14轟炸機(jī)、B-1“槍騎兵”轟炸機(jī)。歐洲也有狂風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)。然而對(duì)于這些飛機(jī),特別是對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)而言,可變后掠翼有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,重量大、可靠性差、成本高等諸多缺點(diǎn)。狂風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)被塞成了個(gè)胖子機(jī)翼轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)復(fù)雜,重量大;活動(dòng)外翼的載荷全部集中在樞軸上,而樞軸又必須靈活地轉(zhuǎn)動(dòng);固定翼內(nèi)部必須留出足夠的空間容納縮進(jìn)的外翼部分,固定翼與活動(dòng)翼之間還需要有密封罩,以減小阻力等等。這些裝置放在機(jī)翼里面,還把那原本可以放油的地方占得滿滿當(dāng)當(dāng),造成戰(zhàn)機(jī)航程縮小20%以上,所以到后來(lái),當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)斗機(jī)沒(méi)有必要飛的那么快的時(shí)候,變后掠翼就突然變得不香了。但是對(duì)于轟炸機(jī)而言,特別是像圖-160這種戰(zhàn)略轟炸機(jī),投彈的很多時(shí)候都需要沖入敵區(qū)進(jìn)行超聲速突防。因此,變后掠翼在目前還是具有一定價(jià)值的。
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