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现代军用飞机的主动控制技术和变后掠翼技术解析

主动控制技术

主动控制技术是由美国率先提出的一种飞机设计和控制技术。从飞机设计的角度来说,主动控制技术就是在飞机设计的初始阶段就考虑电传飞行控制系统对总体设计的影响,充分发挥飞行控制系统潜力的一种飞行控制技术。

F-16是世界上第一种采用主动控制技术思想设计的飞机

由于采用主动控制技术的设计方法在选型和布局的过程中,都将控制系统作为一个主要因素来考虑,所以这种技术又被称作随控布局技术。

国外的第三代战斗机都广泛采用了主动控制技术,如F-16、F/A-18、苏-27、米格-29等。民航机也有采用主动控制技术的,如波音777客机、空壳A320客机等。

米格-29战斗机

采用主动控制技术的飞机可以具有以下一些功能:

1、放宽静稳定态;

2、实现直接力控制;

3、控制激动荷载;

4、控制突风荷载;

5、控制机体颤振;

6、采用综合火控制/飞行/推力控制系统。

主动控制技术的采用能让飞机的性能得到很大提高,主要表现在:

1、减小飞机尺寸,减轻结构重量,降低巡航阻力,增大航程;

2、提高战斗力的机动型和完成作战任务的效率;

3、减少结构疲劳损坏,延长使用寿命,改善乘坐品质和着陆性能,减轻驾驶员工作负担;

4、降低制造成本和维护费用。

变后掠翼技术

机翼的主要参数有翼展、翼弦、前缘后掠角、展弦比等。翼展是指机翼左右翼尖之间的长度;翼弦是指机翼沿机身方向的弦长,除了矩形机翼外,机翼不同地方的翼弦是不一样的;垂线之间的夹角;展弦比是翼展和平均翼弦的比值。

苏-22变后掠翼

以上参数对于飞机的飞行速度和飞行高度等性能都起着非常重要的作用。人们很早就认识到,升力的主要决定因素是机翼的面积,但早期机翼的材料强度不够,因此只能给飞机装上两层乃至三层机翼,这样的机翼阻力太大,飞行速度自然得不到提高。

在提高飞行高度后,人们意识到要想获得高飞行速度,除了飞机外形必须尽可能设计成流线型,以减小飞行时的阻力。因此,作为飞机外形的主要组成部分的机翼,就必须设计成既能产生大升力又具有小阻力的形状。

根据空气动力学的理论和实践,低速情况下比较适合采用大展弦比的平直机翼;高亚音速时则应采用后掠翼;超音速飞行时就必须采用小展弦比的机翼以便减小由于超音速而急剧增加的阻力。

然而,即使是超音速飞机也只有在战斗中才以最大速度飞行,其余大部分时间还是以较低速度飞行,为解决这一速度变化的问题,变后掠翼技术就诞生了。变后掠翼技术可以使飞机在飞行过程中按照飞行速度的大小自动改变机翼的后掠角,这样既可以满足高速飞行的需要,也可以使飞机有良好的低速性能和起飞滑跑能力。

变后掠翼由固定的内翼和可动的外翼组成,两者用转动枢纽链接。此外,机翼前面还增设了可伸缩的小翼,用来改善变后掠翼的操纵性。在飞行中,机翼前缘后掠角可以做较大的改变;而舰载机在舰上停放是,后掠角还可以进一步增大,比如F-14熊猫,可以减少在航母上所占面积。

F-14熊猫超音速舰载战斗机

变后掠翼的优点十分显著,但其缺点是转动机构复杂,使机翼的重量增大,同时可靠性也有所降低。

变后掠翼技术常常用于多用途战斗机和轰炸机,如前苏联的米格-23、米格-27、苏-24、图-160,美国的F-111、F-14A、B-1以及英国、德国、意大利三国联合研制的“狂风”战斗机等。

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