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机动性最强的战斗机盘点,决定战斗机机动性的因素介绍(5)

来源:未知 |发布时间:2016-01-25 15:32:54





转弯是靠横滚和拉起来实现的,图中标出来平飞、浅横滚和深横滚转弯时的力平衡关系,注意,升力在垂直向上方向的分量必须和重力相抵,否则不能保持高度
  
机翼产生升力,但升力的方向和机翼平面垂直。在平飞时,如果不考虑机翼的上反和下反,机翼处于水平状态,升力和飞机的重力抵消,飞机保持一定的高度。横滚到一定角度时,机翼不再水平,升力的指向偏离垂直向上的方向,其水平分量正是使飞机转向的力。水平分量实际上就是向心力,和向心力幅度相同、方向相反的是离心力,离心力和重力的共同作用产生合力,合力大于重力本身,这就是过载。过载通常用重力作为参照,用 N 倍于重力来衡量,这就是多少个 G 过载的出处。显然,在升力相同的情况下,横滚角度越大,转弯的侧向力(也就是向心力)越大,转弯越迅捷,过载也越大。
  
但机翼迎角不变的话,升力不变,分解到垂直向上的分量将低于水平飞行状态,也就是说,升力将不足以抵消重力,飞机要丢失高度,所以需要增加机翼迎角以提高升力,才能保持飞行高度。横滚角度越大,机翼迎角也需要越大,这在稳定的持续盘旋时尤其重要。机翼迎角是由平尾偏转实现的。平尾偏转控制飞机升降,但这不是通过改变飞机和推力轴线的指向来实现的,而是通过改变机翼迎角以改变升力来实现的。但机翼迎角的增加不仅增加升力,还大大增加阻力,必须增加推力才能保持速度。转弯越迅捷,横滚角度越大,机翼迎角需要越大,推力也需要越大。
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这还没有包括速度变化的因素。如果速度增加,升力也要增加。如果要保持同样的转弯速率或者过载,那就要减少横滚角度,增大转弯半径。



侧向力和离心力不匹配时,会出现转弯“打滑”的现象,从左到有为正常转弯、向内侧滑和向外侧滑的情况
  
在稳定的转弯或者盘旋中,转弯速率和横滚角度是匹配的。如果转弯速率和横滚角度不相匹配的话,转弯过程会造成“打滑”。如果转弯速率低于所相配的横滚角,飞机会向内侧侧滑;如果转弯速率大于所相配的横滚角,飞机会向外侧侧滑,这好像汽车赛车里的四轮漂移一样,飞机指向的改变大于飞机航迹的改变,这其实就是所谓瞬时转弯性能了。瞬时转弯是不稳定的,由于迎角过大,阻力急剧增加,速度降低很快,如果不及时改出,有可能进入失速。要恢复稳定的转弯,要么需要降低转弯速率,把机头拨回来一点;要么大大增加推力,克服阻力,恢复速度。
  
升力和推力是转弯能力的关键,具有极大的升力和推力储备意味着具有极大的转弯能力,这是高机动战斗机特别强调气动布局的高升力和发动机的大推力的道理,而不是为了极大地增加载弹量或者载油量或者速度。发动机不光要推力大,还要加速快,否则在转瞬即逝的空战机动转弯中根本来不及提升推力,这正是 F-86 水平机动性超过发动机推力更大的米格-15 的诀窍。储备升力是可以用于载弹或者载油的,但对机动性就不能要求太高了。储备推力也可以用于缩短起飞滑跑距离,但这和机动性没有什么关系了。

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应该指出,飞机指向转变会改变飞机推力轴线,这也产生一个侧向力的分量,最终会使飞机转向新的航向,但这只是增强转弯性能,并不代替机翼的升力和推力的作用,尤其对于推力相对不足的飞机。即使对于现代高性能战斗机来说,横滚角超过 45 度后,机翼产生的侧向力已经超过重力;达到 9G 时,横滚角达到 84 度,机翼产生的侧向力达到重力的 8.9 倍,远远超过现代战斗机略大于 1 的推重比,这是在可预见的将来任何发动机的推力分量都不可能达到的。换句话说,推力转向发动机对提高战斗机机动性当然有用,但离取代气动控制而成为机动性的主要手段还有很长的距离。

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