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中国战斗机全部砍一刀?垂尾设计中隐藏小秘密,六代机从根源解决

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有人把中国空军和海航的现役主力战斗机,按同样比例放进了一张图。



除歼轰7外,都是四代和四代以上的机型,型号后面的数字是服役数量。

最直观的是大小。

唯一取得过真实战绩的歼10,反而是其中最小的一种,谁让它是中型机。

旁边的歼轰7明显大一圈,机体显得厚。

它的核心功能是“轰”,要带接近10吨的载荷去打击面目标,就得有个粗壮的机体。

从歼15开始,机身越来越扁;歼20腹部完全平坦、机体拉长,这是为极致隐身做的设计,整个下表面像一面光滑的镜子,把雷达波反射到反方向。

歼35可能让人意外:尺寸和歼10差不多,只长了半米,翼展大了一米,所以显得有点短、座舱更显大,是五代机里的“大头”,但仍比F-35更灵活。

第二个共同特征,是它们的垂尾都被“砍”了一刀。

从歼10到歼16,垂尾上缘都向后斜切;五代机则是垂尾后方的尖角被切了一小刀。

歼16的来源苏27,垂尾和水平尾翼就都被斜切过。

切这一刀,主要是为了防颤振。



拿一把塑料直尺,一头按在桌沿,另一头拨一下,尺子就会嗡嗡地震动,这就是颤振。

飞机的垂尾和机翼也是一头固定、一头悬空。

材料强度再高也有弹性,不可能是完全刚性,受力又大,空气冲击足够强,翼面照样会被吹得振动起来。

飞行时,前方机翼和边条翼产生的涡流,在某些情况下会撞到垂尾上,形成周期性作用力,迫使翼面振动。

看那架做飞行表演的FA-18,垂尾在快速抖动。



这种弹性各方向都有:垂直方向会抖,前后方向会扭。

两个方向的频率一旦重合,就是共振,变形相互叠加,形成无法阻尼的自激振荡,严重时能把尾翼撕裂。

解决办法之一,是把翼尖斜切一刀:缩短有效翼展,提高垂直方向的振动频率,前后扭转频率基本不变,这样两个频率就错开了。

代价是多了个尖角,会引起涡流、增加阻力。

不想切也行,那就增加材料用量,只要承受得住重量。



还可以在翼尖加配重,相当于增加翼面质量,让振动更难发生。战机的翼尖挂架,就能起这个作用。

具体怎么设计,看各自情况。

F-15垂尾没切,但机翼和水平尾翼切了;F-16都没切,主翼有挂架;FA-18水平尾翼切了一个小角,主翼有挂架。

歼16的垂尾和水平尾翼都切了,主翼没切,有挂架。



到了歼20和歼35,垂尾没切大角,只切了个小角。这同样能防颤振,还能提高隐身。

因为雷达波照到光滑表面,除了入射和反射,还会沿着表面形成“爬行波”。

遇到尖锐表面,它会向各个方向散射,增加暴露风险;切一刀,这里就不尖了。

F-22和苏57的垂尾没有切,因为它们不是后掠形状,而是梯形,上缘没有很尖的锐角。

F-35的垂尾和歼35一样是后掠,有尖角却没切。

这是为多用途和气动效率做的取舍,代价是隐身性能打了折扣。



大道至简:与其在形状和材料上反复琢磨,不如从根本上解决,那就是不要垂尾。

没有垂尾,自然没有颤振和散射,还少了两个大反射面,隐身还能再上一个台阶。

于是这份图谱上出现了歼36和歼50:极致扁平化,垂尾没了,座舱也压到最低,是所有战机里起伏最小的,这是实现全向隐身的前提。

当然,军事竞争没有终点,只会在你追我赶中螺旋上升。

如果在这个图谱上再加一个七代机,会是什么样?

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