闲聊变后掠翼的沉浮

百科   军事   2025-01-30 00:10   北京  

点击上方

asiavikin

关注我们


上世纪50年代美苏两个超级大国核军备的迅速发展对于军事技术领域的影响是非常深远的。在航空领域,个人认为它至少从两个方向对飞机设计师们提出了苛刻的要求:1、飞机的起降距离必须缩短。2、核武器载机突防或拦截其突防的速度需要提高。

第一个要求是源于核战争环境下机场的脆弱性。当飞机进入喷气时代以后,飞机的起降速度提升,这直接导致了起降距离增大。而且,高速起降对于跑道平整程度的要求也陡然上升。所以二战结束后,各国被迫为战斗机修建起更长、更平直的硬质混凝土跑道,机场变得更加庞大,也更容易遭受破坏。而一颗千吨级裂变弹头其爆炸当量相当于2000枚五百公斤级炸弹,连二战中都没有过对机场这种级别的空袭,所以不难想象在核弹空爆后的机场会是副何等惨不忍睹的模样。压力之下,各航空强国疯狂地研究摆脱跑道起飞的方法,垂直起落飞机就是这个时期的产物。但垂直起落技术难度大不说,对垂直起飞过程中的重心变化要求太严苛,导致燃油不能多装,那点航程只够飞出机场围墙。大家便退而求其次:完全甩开跑道不现实,但缩短起降所需跑道长度总还是可行的吧?

第二个要求也好理解,核武器本来就是毁天灭地的,这张牌当然是越快出手越好,所以核武器载机的突防速度是尽可能的要快。美苏都在50年代提出搞超音速中程轰炸机投放核武器:美国是康维尔的B58“盗贼”,苏联是图波列夫的Ty22“眼罩”。两个型号虽然最后都不太成功,但方向是明确的。拦截就更不用说,拦得越远越好,最好能堵在敌人家门口甚至家里拦截。所以,无论突防还是拦截,对高速的要求是一致的。

如此一来,变后掠翼就震撼登场了:起飞的时候后掠角小小的,展弦比就大大的有;高速飞行的时候后掠角大大的,展弦比就小小的了;这多好。但进一步分析,这两个要求是矛盾的。比如第一个要求,要缩短跑道长度只能是降低飞机起降速度,也就是说飞机的低速性要好。而空气动力学原理已经指出低速性要好,飞机展弦比要大。直观的说就是翅膀要长。而要满足第二个要求,空气动力学又指出提高飞行速度那就必须降低展弦比,也就是说翅膀越短越好。这可就难煞人了,既要马儿跑还要马儿不吃草,肿么办?

按说变后掠翼也有点历史了。二战期间德国的梅塞施密特公司就已经搞了个P.1101“变后掠翼”试验机,当然那玩意还没上过天,只能在地面调机翼后掠角,但总归这个概念是德国人先搞的,所以先驱者里首先得记上条顿人一笔。战争结束,德国货没有悬念地被美国人“拣”走,贝尔公司在P.1101基础上搞出了X5试验机,史无前例地实现了在空中可调后掠角:20°、40°、60°。

X5毕竟是试水,飞了没两天就摔了一架,飞行员也没逃出来。原因是后掠角60°后失速尾旋了。那年头对60°这种大后掠角的特性根本还没搞清楚,飞控又是手动控制,机翼迎角的剧烈变化极易引发致命的非线性俯仰变化。所以对变后掠翼的应用沉寂了几年,但研究确实紧锣密鼓地展开了。

大概十年光景吧,美国NASA通过各种试验算基本搞明白变后掠翼的玩法了,1962年通用动力开始设计世界上第一种实用变后掠翼飞机,F111A超音速战斗轰炸机。1964年12月第一架原型机试飞,1967年10月首批生产型正式交付使用。后掠角变化范围为16°-72.5°。16°用于起降,72.5°用于高速突防。1968年3月开始在越南参战,但效果不好,可能和其TF30发动机不成熟有关,损失3架。后来美军将F111A撤出完善,4年后再次投入使用,这次表现还行,出动4000架次,损失3架,与其它攻击机相比损失较低。算是挽回了面子。

有了F111,这下其它国家也都下手开始大搞特搞了。

在二战初期吃足机场被炸苦头的苏联人忙不迭地就端出了Cy17这道拼盘。因为全自动调节后掠角太困难,苏霍伊设计局在原Cy7的固定翼基础上搞了个手动三级调节后掠角30°、45°和63°的半路出家变后掠翼,反正也能凑合着使。后来米格设计局的米格23虽然变后掠翼算是根红苗正,但也还是手动三级的套路,不过改为16°、45°和72°。髪国人民志气高,达索也弄了个幻影G赶了个时髦,不过因为性能菜还是整回了靠谱的后掠翼幻影F1。

到了70年代,飞控系统在计算机技术的加持下,实用的第一代电传飞控诞生,结合迎角传感器等前端,就可以实现飞行包线内的无忧操作了。这样一来,众多猫迷们的挚爱——Tomcat便横空出世了。格鲁曼的大猫低速性能又好还能玩高速截击,简直是打家劫舍、杀人放火的绝对武器,被美国海军吹上了天。同时期开始设计的美军新一代战略轰炸机B1也当仁不让地采用了变后掠翼的设计以满足高低空超音速突防的需要。欧洲人看着眼热,英德意三家联合研制的“狂风”为了满足低空高速突防和高空高速截击的需要,也用上了变后掠翼。柏林墙对面的苏联人更不示弱,图波列夫的两款轰炸机Ty22M“逆火”和Ty160“海盗旗”、苏霍伊的Cy24“击剑手”战斗轰炸机一样是变后掠翼。一时间,家里要没个变后掠翼的玩意镇宅子,你都不好意思跟人打招呼。

但是,也就过了不到十年,再往后露面的各国主战飞机就再也找不出变后掠翼的影了。究其原因至少有两个,重量劣势和隐身要求。

变后掠翼由于中央翼盒的重量太大,F14的那个钛合金翼盒重达800公斤,对于讲究机动性的战斗机而言可不是好消息,特别是对于垂直机动性而言,800公斤相当于绑了两颗MK83炸弹。采用了推力更大的F110-GE-400发动机的F14D在携带4枚麻雀、4枚响尾蛇(每枚86公斤)在6000米的爬升率151米/秒,居然也只相当于F15C携带4枚麻雀、2颗MK84(每颗908公斤)同高度的爬升率。可见变后掠翼对垂直机动性有多拖累,所以变后掠翼都用在不怎么强调垂直机动性的飞机上。

如果说变后掠翼在小个头的飞机上吃不开了,但对于大型飞机而言似乎还有点用武之地。但隐身的需求却把这点希望都给砍了。对于现代轰炸机而言,它们在面对越加灵活的战斗机和射程更远的空空导弹时,指望能飞得更高更快是不现实的。现代航空科技只给它们留下了隐身这一条生路。但这就意味着轰炸机机身必须通体光滑,线条流畅,决不允许有超越电磁散射限制的任何缝隙、凸起存在。而变后掠翼技术起码在可以预见的将来还是需要外部机翼在翼套里伸出来缩进去的,这就不可避免的存在上下两条又长又宽的缝隙,对于电磁波的爬行波而言,这都是不可逾越的障碍,结果就是雷达散射强度的提升。于是在隐身的一票否决权下,变后掠翼技术只能委屈地告别航空科技的第一线重新修炼。

变后掠翼的发展史到这里就告一段落了。随着技术的发展和需求的变化,也许有一天人们又会想起它。到那时候咱们再继续聊它的后传吧。





asiavikin
军事杂谈
 最新文章