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中国歼20战机亮相已超8年,边条翼为何改三角形

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  对比量产歼-20与2001、2002号验证机,我们不难发现,设计师将鸭翼与机翼之间的拱形边条翼改成了三角形边条翼。不要看这小小的改动,学问可大着呢!

  边条翼改造对比

  枭龙战机率先使用了拱形边条翼设计,拱形边条翼增加了与空气的接触面积,能力拉出一个大大的涡流(如下图)。涡流覆盖在机翼上方形成低压,从而达到提升升力的目的。涡流还能增强舵效、减小阻力,改善战机的大迎角性能,增加战机的航程。但是,涡流又会影响垂尾、平尾与襟副翼的操纵灵敏度,涡流产生的应力还会增加飞机表面受力。所以说,涡流是个双刃剑,它出现的位置与强度至关重要。

  枭龙战机拱形边条翼拉出巨大的涡流

  歼20战机面临的情况更加复杂,进气道边缘、鸭翼、边条翼,以及机翼前缘形成了四股涡流,进而形成多涡系耦合效应,这种情况在其它类型战机上从未遇见。多涡系耦合将歼-20气动布局设计水平提高到了一个前所未有的高度,而面临的挑战也是世界级的。

  歼-20战机的多涡系耦合效应

  虽然多涡系耦合效应将升力提升到了令人满意的程度,但如果对前缘襟翼与全动式垂尾产生冲击,那就不划算了。歼-20的垂尾面积少,对涡流更加敏感;机背与机翼大面积翼身融合结构,承受应力集中能力也不太强。拱形边条翼改成了三角形边条翼,意图是非常明显的,主要以下四个考量:

  减低边条翼涡流效应。拱形边条翼固然能产生更大的涡流,但对于歼-20来说,有点能力过剩,让减弱涡流强度成为选择。

  避开垂尾的涡流

  调整四股涡流方向。边条翼处于鸭翼之后,其产生的涡流对进气道边缘、鸭翼涡流有四两拨千斤的作用。适当调整边条翼的形状大小,可以改变耦合涡流的方向。从上图不难看出,耦合涡流从机翼根部拉出了一根对角线,横穿机翼面积最大,既避开了前缘襟翼、全动式垂尾与机身机翼结合处,又使涡流效应最大化。

  加强边条翼强度,提高隐身性能。拱形改为三角形不仅减小了受力,还增加了部件强度。另一方面,削角处理还有利于提高隐身能力。

  安装其它机载设备。从上图这架未涂装的歼-20来看,三角形边条翼前缘使用了复合材料,可能是安装了电子传感设备。为了保证部件的强度,最好使用更加稳定的三角形结构了。

  歼-20这么复杂的气动布局不可能一蹴而就,需要通过大量试飞、试用来验证,进行局部改进也在所难免。

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