正文
左右兩半翼為一整體且可繞機身垂直樞軸轉動的飛機。斜翼機還處於試驗階段。在原理上它與變後掠翼飛機相似。飛機在起飛、著陸和低速飛行時,機翼位置如圖中的虛線所示,相當於平直機翼,這時機翼展長最大,誘導阻力小,升力係數大,起飛著陸和低速飛行性能好。飛機以高亞音速和超音速飛行時,機翼可繞樞軸轉動某一角度(圖中實線位置)。這時,一側機翼前掠,另一側機翼後掠,都可以推遲激波的產生,從而減小阻力,提高巡航時的升阻比,降低油耗。斜翼機與變後掠翼飛機的區別是當左半翼處於後掠位置時,右半翼則前掠。機翼在斜翼位置時,整個飛機橫截面面積沿機身軸的分布較後掠翼飛機均勻,近於流線體,在降低波阻方面比後掠翼更為有利。斜翼機左右半翼連成一體,簡化了機翼與機身的連線結構,但是固定剛性較差。此外,在斜置位置上左右半翼不對稱,還會由滾轉操縱引起俯仰和偏航運動。美國國家航空航天局在研究和實驗的基礎上製造了小型斜翼驗證機AD-1。機翼斜置角變化範圍從0°~60°,總重726公斤。工作原理
飛機在起飛、著陸和低速飛行時,機翼位置如圖中的虛線所示,相當於平直機翼,這時機翼展長最大,誘導阻力小,升力係數大,起飛著陸和低速飛行性能好。飛機以高亞音速和超音速飛行時,機翼可繞樞軸轉動某一角度(圖中實線位置)。這時,一側機翼前掠,另一側機翼後掠,都可以推遲激波的產生,從而減小阻力,提高巡航時的升阻比,降低油耗。斜翼機與變後掠翼飛機的區別是當左半翼處於後掠位置時,右半翼則前掠。機翼在斜翼位置時,整個飛機橫截面面積沿機身軸的分布較後掠翼飛機均勻,近於流線體,在降低波阻方面比後掠翼更為有利。最新研究成果
世間凡是能飛的東西,不論是人造的還是天然的,都具備對稱性,否則就難以保持飛行平衡。但是,美軍現在就是要造一種不對稱的斜翼飛行器,而且,這種飛機飛得更快、更遠,油耗更低。一旦成功,這種新式飛機將在未來20年內成為美軍隱形轟炸機的主打機型,並將改寫飛行歷史。
數年來,美國軍方都在尋求一種飛機——它能夠在敵方領空外徘徊十幾小時,靜靜地等待命令。一旦接到指令,就立即以超音速直撲目標、瞄準目標、摧毀目標。但是,問題在於,凡是能夠進行長時間亞音速飛行的飛機,都無法勝任超音速飛行,反之亦然。
代號“彈簧小折刀”
為了解決這個長期存在的空氣動力學問題,美國國防部高級研究計畫署(DARPA)近日授予諾斯羅普·格魯曼公司斜翼飛行器研發項目。第一階段契約為期20個月,撥款1030萬美元,要求諾斯羅普·格魯曼公司進行飛行器的初始設計,解決可控性問題。這種飛行器被命名為“彈簧小折刀”(Switchblade),一種可改變翼掃(機翼相對機身的角度)的無人機,既有很高的低速飛行效率,能執行盤鏇監視任務,又能執行超音速打擊任務。
既是偵察機又是轟炸機
美國國防部高級研究計畫署要求諾斯羅普·格魯曼公司在2007年11月之前繪製出詳細設計圖,實驗機則在2010年推出。初步概念是在單翼下面安裝引擎、轉軸以及監視設備。這樣的設計使得發動機朝向飛行方向的同時,單翼可以鏇轉。
美國國防部高級研究計畫署明確指出,概念性斜翼作戰飛機有兩大任務:一是情報、監視與偵察任務,要求該機能攜帶2000千克有效載荷,在18000米高空以亞音速飛行5000海里;二是轟炸任務,要求該機能攜帶7500千克有效載荷,飛行5000海里。該機的最大速度為2馬赫。
巡航時亞音速轟炸時超音速
在巡航狀態下,“彈簧小折刀”展開61米長的單翼(不像普通飛機那樣是雙翼,而是把雙翼從中間接合在一起,組成一塊翼),像一架普通飛機那樣飛行;但是,當它要突破音障前,它的單翼將鏇轉60度,形成一個翼尖前掠、一個翼尖後掠的狀態。這樣的構造重新分配了飛機前部積累的衝擊波,有效降低了超音速狀態下的波阻力,飛機就進入超音速飛行狀態。當“彈簧小折刀”要恢復亞音速飛行時,單翼就再次鏇轉,使之恢復和發動機垂直的狀態。
2010年進行首飛
美國國防部高級研究計畫署稱,假如一切進行順利,1/5比例的“彈簧小折刀”示範模型將於2010年進行首飛,該試驗機翼展約為12米,全比例飛行器預計於2020年投入使用。對於“彈簧小折刀”這種無尾翼變掠角飛機,可控性是主要問題。諾斯羅普·格魯曼公司必須演示該機在改變飛行模式從而大大改變空氣動力特性的時候能夠保持穩定性。
“彈簧小折刀”試驗機將最終驗證斜翼飛機計畫是否可行,這個問題自20世紀40年代以來就存在爭議。如果這架超音速試驗機的飛行試驗取得成功,斜翼飛機可能成為美空軍計畫2025年後裝備的、具有高速和長航時飛行能力的下一代隱形轟炸機的候選機型。
優點
斜翼機:耗油低航程遠
斜翼機左右兩半翼為一整體,且可繞機身垂樞軸轉動,在原理上它與變後掠翼飛機相似。飛機在起飛、著陸和低速飛行時,機翼與引擎成直角,相當於平直機翼,這時翼展最大,誘導阻力最小,升力係數大,起飛、著陸和低速飛行性能好。飛機以超音速飛行時,機翼可繞樞軸轉動60度,這時,一側機翼前掠,另一側機翼後掠,都可以推遲激波的產生,從而減小阻力,提高升阻比,降低油耗。斜翼機與變後掠翼機的區別是,當左半翼處於後掠位置時,右半翼則前掠。機翼在斜翼位置時,整個飛機橫截面積沿機身軸的分布較後掠翼飛機均勻,近似於流線體,在降低波阻力方面比後掠翼更為有利。
斜翼機在結構和氣軸特性方面,都比通常的變後掠翼飛機要優越。它的波阻小、噪音小。與後掠翼或三角飛機比較,它的耗油低、航程遠。
缺點
翼機左右半翼連成一體,簡化了機翼與機身的連線結構,但是固定剛性較差。此外,在斜置位置上左右半翼不對稱,還會由滾軸操縱引起俯仰和偏航運動。
早在第二次世界大戰中,德國就對斜翼機方案進行了研究。美國也於上世紀50年代開始斜翼機的理論研究,但正式試製還剛剛開始。
參考資料http://www.jlet.cn/htmldata/1/11/2006_09/XieYiJi10606_1.html
http://news.xinhuanet.com/st/2006-06/26/content_4748510.htm
航空器——按構造分類
航空器——按構造分類。 |