漫谈战斗机的机动性
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写战斗机的说明文战斗机是一种具有高速、机动性和火力的军用飞行器,其作战任务主要是进行空中拦截、空中优势和对地打击。
本文将从战斗机的分类、发展历程、结构组成、性能特点和未来发展方向等方面进行介绍。
一、分类战斗机根据使用的技术特点和作战任务可以分为多种类型,包括空中优势战斗机、多用途战斗机、攻击战斗机、战术轰炸机等。
不同类型的战斗机在结构设计、武器装备和使用目标上存在差异,但都具备空中作战能力。
二、发展历程战斗机起源于第一次世界大战,当时主要用于进行空中格斗和观察机的驱逐。
随着航空技术的发展和二战时期空战的需求,战斗机逐渐成为空军力量的核心。
在二战后,随着喷气动力和导弹技术的应用,战斗机的速度和火力得到极大提升,逐渐发展成为一种重要的军用飞行器。
三、结构组成战斗机的主要结构包括机身、机翼、垂直尾翼、水平尾翼和发动机等部分。
机身是战斗机的主要承载部分,用于安装各种航电设备和武器系统。
机翼提供升力,使得战斗机能够在空中飞行,其形状和布局会根据战斗机的任务和性能要求进行设计。
垂直尾翼和水平尾翼用于控制战斗机的姿态和航向。
发动机是战斗机的动力来源,通常采用喷气式发动机,使得战斗机具备高速和机动性。
四、性能特点战斗机具有多种性能特点,使其成为现代空中作战的重要力量。
其中最突出的性能特点包括速度、机动性和火力。
战斗机的速度通常高于音速,使其能够迅速拦截敌机或到达作战区域。
机动性是战斗机的重要标志,战斗机通过灵活的机动性能够实施各种空中动作,包括高过载飞行、超音速飞行、盘旋和短距离起降等。
火力是战斗机在作战中的重要武器,其通常搭载有机炮、导弹和航空炸弹等。
五、未来发展方向战斗机作为现代空中作战的中坚力量,面临着新的发展挑战和需求。
随着无人机技术的快速发展,未来的战斗机可能会面临无人机的竞争。
因此,战斗机的发展趋势可能会朝着更高的机动性、更先进的航电系统和更有效的火力系统方向发展。
此外,随着航天技术的发展,战斗机可能会与太空飞行器结合,开展更广泛的空中作战任务。
战斗机知识点总结战斗机是空军的主力作战飞机,它是一种以空中对空中、空中对地等战斗任务为主要用途的高性能、多用途战斗飞机。
战斗机的发展历史可以追溯到第一次世界大战,当时的飞机主要用于侦察和轰炸任务,并没有专门的设计用于空中战斗的飞机。
随着飞机技术的不断发展和战争形势的变化,人们对飞机的性能和用途提出了新的要求,从而催生了战斗机的诞生。
1. 发展历史(1)第一次世界大战时期,飞机作为一种新型武器被广泛应用并不断发展,但那时的飞机主要用于侦察、轰炸任务,空中战斗的需求并不大,因此并没有专门设计用于空中战斗的飞机。
(2)到了二战时期,空中战斗变得十分激烈,飞机成为了空中争夺制空权的主要武器。
因此,各国开始大规模研制战斗机,并取得了一些重大突破,比如德国的“鱼雷式飞机”和英国的“斯皮特火箭式战斗机”等。
(3)二战后,随着冷战的开始和飞机技术的快速发展,各国开始大规模研制新型战斗机,如美国的F-86、苏联的米格-15等。
2. 分类根据用途和性能,战斗机可以分为多种类型,常见的包括空中对空作战战斗机、多用途战斗机、轰炸机、隐形战斗机等。
其中,空中对空作战战斗机是最常见的类型,它主要用于对抗其他飞机,保卫领空,执行战术打击等任务。
3. 性能特点战斗机作为一种高性能飞机,具有以下几个显著的特点:(1)高机动性:战斗机需要具有快速的速度和敏捷的机动性,以便于对抗其他飞机并躲避地面导弹和防空火力的威胁。
(2)远程打击能力:一些现代战斗机还具有一定的远程打击能力,可以发射空地导弹或空地导弹对地面目标进行打击。
(3)高度隐身性:隐形战斗机是现代战斗机的代表,它具有出色的隐身性能,可以有效规避敌方雷达的探测,提高生存能力。
4. 主要技术战斗机的性能和作战能力取决于其所采用的先进技术,主要的技术包括:(1)涡扇发动机:现代战斗机通常采用高性能的涡扇发动机,它具有较高的推力和燃烧效率,能够为飞机提供强大的动力支持。
(2)先进雷达:雷达是战斗机的重要装备之一,它可以用于探测和跟踪空中和地面目标,提供足够的情报支持和目标信息。
战斗机飞行原理
战斗机是一种具有高速、高机动性和强攻击力的飞行器,它的飞行原理是基于
空气动力学和飞行动力学的理论基础,结合了复杂的飞行控制系统和先进的航空技术。
战斗机的飞行原理涉及到空气动力学、飞行动力学、飞行控制系统等多个方面的知识,下面将从这些方面逐一进行介绍。
首先,空气动力学是研究空气在飞行器表面流动和作用的科学,它包括了气流、气动力和气动性能等内容。
战斗机的机翼、机身和尾翼等部件都是根据空气动力学的原理设计的,以实现最佳的升力和阻力比,从而保证飞机在飞行过程中具有良好的飞行性能。
其次,飞行动力学是研究飞机在空中运动的科学,它涉及到飞机的姿态稳定性、操纵性和飞行性能等方面的内容。
战斗机通过飞行动力学的原理,可以实现各种飞行动作,如升降、转弯、滚转和翻滚等,从而在空中完成各种作战任务。
另外,战斗机的飞行控制系统是实现飞机飞行的关键,它包括了操纵系统、自
动驾驶系统和飞行仪表等部件。
通过飞行控制系统,飞行员可以操纵飞机完成各种飞行动作,并且可以实现自动驾驶和精准导航,从而提高飞机的飞行效率和作战能力。
总的来说,战斗机的飞行原理是基于空气动力学和飞行动力学的理论基础,结
合了复杂的飞行控制系统和先进的航空技术。
它通过优化的空气动力学设计、精密的飞行动力学控制和先进的飞行控制系统,实现了高速、高机动性和强攻击力的飞行特性,从而成为现代空战的主力武器。
战斗机知识战斗机是一种高性能的军用飞机,主要用于进行空中作战和攻击敌方目标。
战斗机以其优秀的机动性、速度和武器系统而闻名于世。
下面我们就来了解一下战斗机的常识。
首先,战斗机的发展可以追溯到二战时期。
在那个时候,战斗机主要被用于空中对抗敌方的飞机。
最初的战斗机并不是很强大,但是随着科技的进步,战斗机逐渐变得更加强大和先进。
现代战斗机拥有先进的雷达系统、高效的发动机和精确的武器系统,使得它们能够在复杂的战斗环境中取得优势。
其次,战斗机有着出色的机动性能。
战斗机通常具有高度机动的设计,使得它们能够在空中灵活地转向、进攻和躲避敌方的攻击。
战斗机可以进行各种动作,如上升、下降、加速、减速、盘旋和翻转,以应对不同的战斗情况。
再次,战斗机的速度非常快。
战斗机通常采用推进式发动机,能够产生大量的推力,使其能够在短时间内迅速达到高速。
这种高速度使得战斗机能够在较短的时间内到达目标区域,并进行迅速的攻击。
此外,战斗机配备了先进的武器系统,包括导弹、火箭和机炮等。
这些武器能够有效地打击地面和空中目标,并对敌方飞机造成重大破坏。
战斗机的武器系统通常由导航和控制系统协助,使得它们能够准确地命中目标。
最后,战斗机的制造和使用需要高超的飞行员技术。
战斗机的操作相对较为复杂,需要飞行员有出色的反应速度和决策能力。
飞行员还需要接受严格的训练,以掌握各种战斗技巧和战术,以及飞行风险的管理和适应各种环境。
综上所述,战斗机是一种高度先进和复杂的军用飞机。
它们具有出色的机动性、速度和武器系统,使得它们能够在空中战斗中取得优势。
战斗机的发展和运用代表了人类对空中优势的追求和技术的不断进步。
战斗机知识
战斗机,是一种专门用于作战的飞行器。
它具有高速、高机动性、高攻击力、先进的导航设备等特点,是现代空中作战中最重要的武器
之一。
战斗机的机身设计通常是流线型的,以提高飞行速度和机动性。
同时,还配备了多种武器系统,如机枪、导弹、炸弹等,可以有效地
打击空中、地面和海面目标。
在战斗机的设计和制造中,航空工程师们必须考虑到超音速飞行、高空作战、极端气候等因素。
为此,他们使用最先进的技术和材料,
比如先进的合金、陶瓷材料、复合材料等,来打造出高质量的战斗机。
除了机身设计和武器系统外,战斗机还有其他重要组成部分。
例如,先进的导航系统可以提高战斗机的定位能力和导航能力,这对于
执行复杂的空中作战任务非常重要。
先进的雷达系统和电子战设备也
可以提高战斗机的侦察、监视和反制能力。
当然,对于一个战斗机的性能来说,飞行员的技能也是至关重要的。
对于飞行员来说,他们需要掌握各种复杂的飞行技术,并具备与
其他飞行员之间协作的能力,以完成空中作战任务。
总的来说,战斗机在现代空中作战中扮演着不可替代的角色。
随
着科技的不断进步,战斗机的设计和性能也在不断提高,让我们拭目
以待未来的空中作战带来的更多惊喜。
空中战场战斗机在空中对抗中的决胜利器在现代战争中,空中战场的重要性无可忽视。
战斗机作为空中对抗的主要武器系统,已成为空中战场的决胜利器。
本文将探讨战斗机在空中对抗中的决胜利器。
一、超音速机动性战斗机作为空中作战的关键装备之一,其超音速机动性是其决胜利器的重要方面之一。
战斗机通过具备超音速飞行性能,可以在空中快速机动,迅速调整飞行姿态和方向,以争取更优势的战术位置。
超音速机动性使得战斗机在紧急情况下能够迅速脱离敌方火力范围,增加生存能力。
二、强大火力战斗机在空中对抗中的火力也是其决胜利器的重要方面。
战斗机通常搭载各种类型的导弹、炸弹和机炮等武器系统,可以对地面和空中目标进行打击。
这些武器系统不仅具备远程打击能力,而且还可以进行精确打击,提高打击效果,增加敌方目标被摧毁的概率。
强大的火力使得战斗机在与敌方进行空中对抗时具备较高的战斗力,能够有效地对抗敌方空中威胁。
三、先进的雷达与电子战系统在现代空中对抗中,雷达与电子战系统的先进性是战斗机决胜利器的另一个重要方面。
现代战斗机配备了先进的雷达系统,可以实时监测空中和地面目标,及时提供战场情报,帮助飞行员进行战术决策。
与此同时,电子战系统的发展使得战斗机具备了干扰敌方雷达和通信系统的能力,削弱敌方的战斗力。
四、优秀的机动性能和操控性能战斗机在空中对抗中的机动性能和操控性能也是其决胜利器的重要方面之一。
优秀的机动性能使得战斗机可以在空中进行高效的格斗和躲避,提高生存能力和战斗力。
操控性能则决定了飞行员是否能够充分发挥战斗机的性能优势,对战斗结果起到关键作用。
五、强大的防护能力战斗机在空中对抗中的防护能力也是其决胜利器的重要方面。
现代战斗机配备了先进的防护设备,如防空导弹干扰系统、红外干扰系统等,可以有效抵御敌方导弹和火力攻击,提高生存能力。
战斗机的机身结构和装甲材料也经过特殊设计和强化,以增加对抗击和撞击的能力。
综上所述,战斗机在空中对抗中的决胜利器体现在多个方面。
战斗机的作用战斗机作为空军的主要作战飞机,是现代空中战争的中坚力量,具有重要的军事作用。
战斗机的作用主要体现在以下几个方面。
首先,战斗机具有空中优势突破能力。
在空中战斗中,谁能够夺取空中优势,谁就能够掌握主动权。
战斗机具备高速机动、超音速飞行以及与地面目标的精确打击能力,这使得它们在空中作战中能够快速突破防线,迅速接近敌方目标并实施有效的攻击。
其次,战斗机具备对地面目标的打击能力。
随着科技的发展和战争形式的演变,战斗机的功能越来越强大。
现代战斗机除了具备对敌方空中目标的打击能力外,还能通过携带各种精确制导武器,对地面目标实施精确打击。
巡航导弹、空对地导弹、制导炸弹等武器的运用使得战斗机在现代战争中取得了更广泛的应用。
第三,战斗机具备侦察能力。
在现代战争中,情报的获取和信息的传递变得至关重要。
战斗机作为一种高速、高机动性的飞行器,可以进行空中侦察,及时收集敌方的情报,并通过各种通信系统将情报传输到作战指挥中心。
这种侦察能力在战争中起到了至关重要的作用,使指挥官能够更好地把握敌我力量对比,做出正确的决策。
最后,战斗机具备护航能力。
在现代战争中,军事力量的投送和后勤保障变得尤为重要。
战斗机可以与运输机、直升机等其他飞机形成编队,为其提供空中护航,确保它们安全地完成任务。
同时,战斗机还可以对各类军舰、导弹发射器等进行布防和防空护航,提供综合的空中作战能力。
综上所述,战斗机作为现代空军的主要作战飞机,具有重要的军事作用。
它们具备空中突破能力、对地打击能力、侦察能力以及护航能力,为战争的胜利提供了重要的支持。
随着科技的不断发展,未来的战斗机将会继续提高自身的作战能力,并在现代战争中发挥更加重要的作用。
歼-10使人振奋,一个重要的原因就是高度的机动性战斗机就是要机动、灵活,否则呆头呆脑的,没有把敌人打下来,自己早早就报销了。
但说到战斗机的机动性,听到的常常是推力、升力、失速特性。
推力不是管速度的吗?升力不是管载重的吗?失速特性不是管速度低得变态的时候不至于掉下来的吗?这些和以速度和机动性为生命的战斗机有什么关系呢?飞机有三轴稳定性,从左到右:俯仰、横滚、偏航说到机动性,先要谈稳定性。
飞机在空气中飞行,好像浮着一样。
如果没有任何稳定性措施,一有风吹草动,就可以在俯仰、偏航、滚转(也称横滚)三个方向上飘离原来的状态。
这就好像一个皮球浮在水里,从任何方向一拨,就会不停地转,自己停不下来。
当然,浮球最后会由于摩擦阻力的关系停下来,但飞机在空中要是靠空气的摩擦阻力而最后停下来,那早就飞得七颠八倒了。
如果重心(CG)位于升力中心(CL)之前,飞机就是静态稳定的,T指配平力,用于平衡稳定飞行时重心和升力中心不一致造成的自然低头趋势在三轴稳定性中,俯仰稳定性是最重要的,要是时不时来一个倒栽葱,或者无控上扬导致失速,那飞机在空中是呆不了多久的。
浮在空中的飞机是以重心为支点转动的,这对俯仰、偏航都是一样的。
机翼产生的升力也有一个相应的点,称为升力中心(或者压力中心,因为升力的实质是上下翼面之间的压力差)。
在理想情况下,重心和升力中心应该重合,这样飞机在俯仰方向上就是平衡的。
在实际上,即使在设计时两者能做到重合,在飞行中也很难保持绝对重合,燃油的消耗,气流的扰动,都可以使两者的相对位置发生变化。
另外,机翼在不同的迎角下,产生升力的部位也要发生变化。
大迎角时,升力中心前移;速度增加时,升力中心后移。
由于这些不可逾越的实际问题,单纯依赖设计时重心和升力中心的重合是不可能确保俯仰稳定性的。
传统设计是将升力中心略为靠后,而重心在前,这样,由于种种因素而发生机头上扬时,增大的机翼迎角产生更大的升力,产生重心之后的机身上抬作用,抑制机头上扬;而外界扰动导致机头下俯时,降低的机翼迎角降低升力,使重心之后的机身下垂,同样达到恢复飞机姿态的作用。
战斗机超级规机动飞行动作分析
自从片面地追求高空高速的美国飞机在越南战场上吃足了苦头后,美国开始对其第三代战斗机提出较高的机动性要求。
从第一开始服役的F14为发端,F1六、15和18和法国的幻影2000和前苏联时期开始研制的米格29和苏27等三代战机等也都以较高的机动性闻名于世。
由于汲取了越南战争的体会与教训,各国都普遍强调空战机动性,乃至麦道公司为他们的F15提出不为对地解决付出一磅重量。
那时的要紧方法是采纳提高飞机推重比和降低翼载、配备襟翼和缝翼等增升装置的方法。
并多数应用了边条翼和翼身融合体技术,在较晚显现的F1六、1八、幻影2000、米格2九、苏27等飞机还应用了放宽静稳固度等技术,更进一步提高了战机的指标。
这些性能出众的飞机在连年的战争中普遍战绩辉煌。
取得了一致的好评。
随着第四代空优战机,美国的F22的飞机的研制成功。
超音速巡航、隐身设计、超级规机动等标准被人们普遍认同。
其中,超级规机动中又以大迎角过失速机动(PSM)(超过一样的可控临界迎角与速度且仍然有能力完成可操纵的战术机动)飞行和直接力操纵超级规机动(DFCM)最被大伙儿熟悉。
而它们的实现又必需以大推重比发动机、先进随控布局(含电传操纵)、推力矢量喷管为基础。
战斗机动能力不足需加强运动训练战斗机作为军队的利器,其机动能力对于执行任务至关重要。
然而,许多战斗机在实战中的机动表现并不尽如人意,需要加强运动训练以提高其机动能力。
本文将探讨战斗机动能力不足的原因,并提出加强运动训练的建议,以期提高战斗机在战场上的作战效能。
一、战斗机动能力不足的原因分析战斗机动能力不足的原因是多方面的,下面将从技术、人员和训练等方面进行分析。
1. 技术原因:战斗机的机动性受到其设计和制造技术的限制。
如果战斗机的设计不合理或者制造工艺不到位,机动能力就会受到限制。
此外,一些老旧型号的战斗机由于技术更新滞后,机动能力也相对较低。
2. 人员原因:战斗机的机动性除了受到技术因素的限制外,飞行员的技术水平也是至关重要的。
缺乏经验的飞行员可能无法充分发挥战斗机的潜力,从而导致机动能力不足。
3. 训练原因:战斗机的机动能力需要通过良好的训练来提高和发挥。
然而,在一些军队中,训练时间不足、质量不高的问题比较严重,导致飞行员对于战斗机的机动性掌握不够熟练。
二、加强运动训练的重要性加强运动训练对于提高战斗机的机动能力至关重要。
通过加强运动训练,可以使飞行员更好地掌握战斗机的各项性能,提高应对各种复杂战斗环境的能力,从而提升战斗机的整体机动性和作战能力。
1. 提高机动能力:运动训练可以使飞行员掌握更多的机动动作和技巧,提高飞行员的应激反应能力,进而提高战斗机的机动性能。
2. 增强适应能力:运动训练可以使飞行员更好地适应各种复杂的战场环境和任务需求,提高应对紧急情况的能力,增强战斗机的机动表现。
3. 加强团队合作:运动训练可以促进飞行员之间的团队合作,提高协同作战的能力,使战斗机的机动能力在团队间得到更好的发挥。
三、加强运动训练的建议为了加强战斗机的机动训练,以下是几点建议:1. 制定完善的训练计划:军方应根据实际情况制定科学合理的训练计划,确保训练时间充足、内容全面,覆盖各种机动动作和应对战斗环境的技能。
战斗机就是要机动、灵活,否则呆头呆脑的,没有把敌人打下来,自己早早就报销了。
但说到战斗机的机动性,听到的常常是推力、升力、失速特性。
推力不是管速度的吗?升力不是管载重的吗?失速特性不是管速度低得变态的时候不至于掉下来的吗?这些和以速度和机动性为生命的战斗机有什么关系呢?歼-10 使人振奋,一个重要的原因就是高度的机动性飞机有三轴稳定性,从左到右:俯仰、横滚、偏航说到机动性,先要谈稳定性。
飞机在空气中飞行,好像浮着一样。
如果没有任何稳定性措施,一有风吹草动,就可以在俯仰、偏航、滚转(也称横滚)三个方向上飘离原来的状态。
这就好像一个皮球浮在水里,从任何方向一拨,就会不停地转,自己停不下来。
当然,浮球最后会由于摩擦阻力的关系停下来,但飞机在空中要是靠空气的摩擦阻力而最后停下来,那早就飞得七颠八倒了。
如果重心(CG)位于升力中心(CL)之前,飞机就是静态稳定的,T 指配平力,用于平衡稳定飞行时重心和升力中心不一致造成的自然低头趋势在三轴稳定性中,俯仰稳定性是最重要的,要是时不时来一个倒栽葱,或者无控上扬导致失速,那飞机在空中是呆不了多久的。
浮在空中的飞机是以重心为支点转动的,这对俯仰、偏航都是一样的。
机翼产生的升力也有一个相应的点,称为升力中心(或者压力中心,因为升力的实质是上下翼面之间的压力差)。
在理想情况下,重心和升力中心应该重合,这样飞机在俯仰方向上就是平衡的。
在实际上,即使在设计时两者能做到重合,在飞行中也很难保持绝对重合,燃油的消耗,气流的扰动,都可以使两者的相对位置发生变化。
另外,机翼在不同的迎角下,产生升力的部位也要发生变化。
大迎角时,升力中心前移;速度增加时,升力中心后移。
由于这些不可逾越的实际问题,单纯依赖设计时重心和升力中心的重合是不可能确保俯仰稳定性的。
传统设计是将升力中心略为靠后,而重心在前,这样,由于种种因素而发生机头上扬时,增大的机翼迎角产生更大的升力,产生重心之后的机身上抬作用,抑制机头上扬;而外界扰动导致机头下俯时,降低的机翼迎角降低升力,使重心之后的机身下垂,同样达到恢复飞机姿态的作用。
至于正常水平飞行时重心和升力中心不重合而导致的机头自然下垂趋势,则靠平尾的略为压尾的动作来恢复平衡,或者靠鸭翼的略微抬头动作。
这个恢复平衡的动作称为配平,是水平飞行中的一大阻力来源,所以民航客机常用抽调燃油到机尾油箱的办法来实现配平,避免了气动阻力。
战斗机不大可能这么做,但通过放宽俯仰方向上的静稳定度,也就是说,缩短重心和升力中心的距离,在典型飞行条件下使重心和升力中心接近重合,最大限度地降低配平阻力;更高速度时升力中心自然后移,恢复静态稳定性,但在低于典型速度的条件下甚至则容许升力中心处于重心之前,用自动飞行控制系统不断地驱动平尾动作做出补偿,难怪有电传飞控一秒钟动作60 次以保证飞行姿态的说法。
正常布局平尾在后,配平力是向下的鸭式布局鸭翼在前,配平力是向上的说道平尾和鸭翼,采用平尾的称为正常布局飞机,采用鸭翼的称为鸭式布局飞机。
平尾和鸭翼就是把控制面放在机翼之后还是之前的差别,平尾能做的动作,鸭翼也能做,只是反一个方向而已。
平尾和鸭翼的作用与其说是改变飞机的俯仰指向,不如说是改变机翼的迎角,这是必须注意的。
在横滚时,机翼向下摆动的一侧由于“拍击”空气而产生额外升力,向上摆动的一侧由于“逃离”空气而损失额外升力,两相作用,产生自然的回正趋势横滚稳定性也很重要,在极端情况下,机身横滚到90 度,机翼将不产生升力,如果不迅速恢复水平,就要迅速掉高度,最后坠机。
在不那么极端的情况下,横滚可能导致飞机侧滑,也就是机头指向不变,但机身平行地向横倾方向滑动。
飞机横滚时,机翼向下摆动的一侧不仅在飞机速度的作用下有通常的向前切割空气产生升力的作用,还有向下拍击空气产生额外升力的作用。
两者的合成作用相当于这一侧机翼的迎角增加,升力比水平飞行时有所提高。
机翼的另一侧向上摆动,相当于迎角减小,升力比稳定水平飞行是有所降低。
两相作用,横滚中的飞机有自然回到水平的趋势。
由于机翼的升力方向垂直于机翼平面,机翼上反的话,也就是说,机翼像浅V 形一样,向下摆动一侧的机翼更接近水平,产生额外升力;向上摆动一侧的机翼更偏离水平,升力急剧下降,所以机翼上反强化了横滚稳定性,有助于迅速恢复水平。
机翼下反则像倒置的浅V 形,向下摆动一侧的机翼更加偏离水平,升力急剧下降;向上摆动一侧的机翼则更加接近水平,产生额外升力,加剧横滚趋向,实际上是促进横滚失稳的。
促进横滚失稳有什么好呢?横滚稳定性太高有时候不好,飞机的转向不是靠垂尾上的舵面,而是通过横滚一定的角度,要是横滚稳定性太高了,飞机的转向性就很糟,所以这需要在设计上取得一个折中。
横滚的支点在机翼和机身的结合处。
下单翼飞机的机翼在机身底部,好像机身坐在机翼上一样。
由于重心较高,机身有天然的失稳趋向,需要机翼上反,增加横滚稳定性。
下单翼飞机的机翼上反,也给翼下腾出来有用的空间,可以吊挂翼下发动机,民航客机大多是这样的。
战斗机采用下单翼可以缩短起落架长度,同样用上反来重建足够的横滚稳定性。
上单翼飞机则相反,好像机身吊在机翼下一样。
由于重心低和单摆效应,上单翼飞机的横滚稳定性天然就高,为了重建足够的机动性,需要机翼下反。
运输机采用上单翼较多,可以使货舱地板较低,便于装卸,下反机翼下的发动机也便于维修。
战斗机采用上单翼的话,便于吊挂炸弹、导弹,也需要机翼下反以重建足够的机动性。
不过现代战斗机多采用中单翼,机翼不带上反或下反。
这样的布局比较中性,兼顾稳定性和机动性的要求后掠翼给横滚稳定性带来变数。
在横滚导致侧滑时,内侧机翼“迎向”气流,造成等效后掠角降低,升力提高,机翼上抬;外侧机翼则相反,造成飞机向横滚方向的反向横滚倾向,可以等效为机翼上反的横滚增稳效应。
前掠翼则相反,可以等效为机翼下反的横滚失稳效应。
偏航稳定性可以用风向标来理解,只要重心之后的机身(包括垂尾)的侧面积大于重心之前的机身侧面积,偏航就是稳定的现代战斗机的机翼和尾翼位置似乎不成比例地靠后,是由于发动机使重心后移。
为了保证足够的偏航稳定性,垂尾必须有足够的面积,要是单垂尾实在太大,就用双垂尾偏航稳定性比较简单。
飞机的侧面好像风向标一样,高大的垂尾好像风向标的羽翼。
只要重心之后的机身侧面积大于重心之前,飞机在偏航方向上就是静态稳定的。
在飞行中,如果机头因为大气中的扰动而偏离原航向,空气压力在后机身上的作用力大于在前机身的作用力,使机身自然回位。
对于喷气式战斗机来说,发动机通常安装在机尾,重心自然靠后,使得机翼位置也只能靠后,以保证至少在典型飞行速度下升力中心不至于跑到重心的前面去,这使得现代战斗机大多像箭一样,细长的前机身,靠后的机翼,所以只能用高大的垂尾保证偏航稳定性。
由于设计过程中发动机超重是常见的问题,使得飞机重心比预想的更加靠后,或者大迎角机动中,机身对垂尾的遮挡超过设计预期,战斗机在试飞后,常常发生被迫增大垂尾的事情。
不过要是放宽偏航稳定性,用垂尾的不断修正动作补偿,垂尾是可以减小的,只是这对飞控技术和系统可靠性的要求提高。
除了三轴稳定性外,两两组合还可以出现新的组合稳定性问题,其中比较突出的是偏航稳定性和横滚稳定性。
如果偏航稳定性过强而横滚稳定性不足,在气动扰动下可能出现所谓“荷兰滚”,飞机像醉汉一样来回摇晃。
如果横滚稳定性过强而偏航稳定性不足,飞机容易进入螺旋。
荷兰滚通常除了很使人头晕外,没有大碍,但螺旋要是不及时改出,就很容易导致飞机失事了。
飞机在大迎角机动时,机身对垂尾有所遮挡,垂尾效率有所降低,使偏航稳定性有所降低。
当偏航稳定性降低到一定程度时,就容易进入螺旋,所以高机动战斗机都采用种种措施,包括用推力转向发动机辅佐,或者像米格I-44 那样用可调腹鳍,来增强(实际上是恢复)大迎角机动下的偏航稳定性。
稳定性说到底就是一个回位趋势,但凡事都有一个度,回位趋势太弱了,回位拖拖沓沓;回位趋势过强了,则容易矫枉过正。
两者之间的最优折中是所谓控制系统的调试问题,调得不好的话,会来回震荡好多次,才落到正确的位置,像有的糟糕的电梯一样,到了规定的楼层不是干脆利索地一下子准确地停下来,而是颤悠好几次才停下来。
稳定性解决了,接下来就是机动性了。
战斗机的机动性大体可分为垂直机动性和水平机动性。
水平机动性主要就是转弯性能,盘旋就是稳定地一直转弯下去。
但战斗机是怎么转弯的呢?战斗机不是像航船转向靠转舵一样,用垂尾转向。
事实上,垂尾可以改变飞机的指向,但不能用来转向,垂尾主要是用来维持偏航稳定性的。
应该注意的是,空气的摩擦力很低,不可能通过改变飞机指向来转向。
单纯改变飞机指向只能使飞机在惯性的作用下向前侧滑,也就是说,机头指向改变了,但飞机的航迹依然是向前的。
飞机转向需要一个侧向的力,有了这个侧向力之后,改变飞机指向才能使飞机转向新的航向。
这个侧向力是通过横滚产生的。
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。
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。