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F15掉了一侧机翼还能安全飞回来,米格25的奇特之处

日期:2021-12-14 18:40:24 来源:互联网 编辑:小优 阅读人数:757

F15掉了一侧机翼还能安全飞回来,米格25的奇特之处(图1)

现代飞机是在热气球之后,可以载人升空的第二种飞行器,不过飞机的本质在几千年前发明的风筝中就有所体现。飞机之所以可以在大气层中比较自由地飞行,根本原因在于有一个升阻比。也就是飞机在空气中运动会产生阻力,这种阻力又会产生一个分力矩就是升力,当升力大于或者等于飞机自重的时候,飞机就可以上升和平飞;当升力小于飞机自重的时候,飞机就会在空气中下降。如果没有空气阻力,那么任何飞机的机翼或者机体都不会产生正升力,如果此时还要保持飞机不下坠,除非采用矢量推力,也就是鹞式飞机或者F35B那种靠发动机或者风扇产生的向下喷气反冲才行。普通飞机在相对周边空气静止的时候,此时飞行阻力基本为零,那么当时的升力也是基本为零。既然绝大部分飞机的正升力必须通过阻力才能产生。

F15掉了一侧机翼还能安全飞回来,米格25的奇特之处(图2)

F15掉了一侧机翼还能安全飞回来,米格25的奇特之处(图3)

而阻力太小,则飞机在起降时期的滑跑距离过大,空中操纵困难,飞行品质差。比如米格21原版采用升阻比相对较小的薄三角机翼,而且采用机头进气,只有不到5吨的空重,在完全无的情况下,米格21几乎是喷气机时代,飞行阻力最小的战斗机之一。这种品质可以让如此小巧的飞机轻易地超过2马赫的高速;但是米格21也有起降品质不好。起降滑跑速度过长的问题。如果没有经验的飞行员,驾驶米格21就非常容易在起降阶段出问题。由此可见,某种飞机的飞行阻力也不是越小越好。一种飞行品质好的飞机特别是战斗机,往往是升阻比设计最合理的飞机。对战斗机来说,升阻比设置合理,很大程度上和飞机的正投影的比例大小直接有关,另外也与主翼的厚薄有关。当然主翼的厚薄最终也会体现在某种飞机从正面看总投影的面积上。

F15掉了一侧机翼还能安全飞回来,米格25的奇特之处(图4)

F15掉了一侧机翼还能安全飞回来,米格25的奇特之处(图5)

既然战斗机飞行的空气阻力和飞机的正投影面积有直接的正相关关系。这不禁让人对某种战斗机的实际飞行阻力产生疑问,这种特殊的战斗机就是米格25,也包括其继承者米格31;因为两者的基本气动外形没有根本性的改变。米格25的奇特之处,就在于这是一种全机采用80%以上不锈钢制作的高空高速截击机。因为采用了不锈钢为止,因此这种飞机的主机翼非常的薄。如果看其正面投影,就知道这种飞机的飞行阻力主要来自于机体部分而不是机翼部分。而机体部分占据正投影面积最大,也是外观最突出的,就是其两个巨大的倾斜式超音速进气道。这两个进气道的正投影面积,对比整个米格25飞机的正面总投影面积,应该在全球现有战斗机中是比例最大的,甚至在所有飞机中都是最大的。那么问题就来了,米格25两个如此巨大的进气道,难道在飞行中就不会产生巨大的阻力?

F15掉了一侧机翼还能安全飞回来,米格25的奇特之处(图6)

而外界都知道,米格25是全球战斗机中,极少数可以把最高飞行速度超过3马赫的战斗机,那么有如此巨大投影面积的2个进气道,为何没有成为米格25飞出3马赫高速的累赘呢?这其中隐含了一个航空方面的基本知识,就是在计算战斗机的正面投影面积,通过正面投影面积再计算飞机的在不同速度阶段的飞行阻力的时候,原则上是可以忽略或者直接扣除飞机进气道占据的正面投影面积的。也就是可以把战斗机的进气道正投影简化成两个透明的窟窿。可以想象成空气直接从这类窟窿中穿过,而不会产生任何阻力。当然这种方式是一种空气动力学算法上的简化,实际上进气道也会产生阻力,像米格25这种巨大的超音速进气道产生的阻力包括正升力还相当可观。把进气道投影面积看做透明可以忽略,只不过是在复杂的气动计算中的一种方法优化而已。

F15掉了一侧机翼还能安全飞回来,米格25的奇特之处(图7)

正因为原则上认为两个巨大的进气道并不产生阻力,因此米格25才可以飞到3倍以上音速。实际上看看超级大国的F15这种典型三代重型战斗机的进气道,就知道明显有抄袭出现更早的米格25双超音速进气道的痕迹,只不过F15的进气道没有米格25的双进气道那么大得夸张而已。F15的这种进气道也给其带来了超音速性能比较好的优点,可以让F15在裸机状态下飞出2.3马赫以上的高速。甚至有一架F15被炸掉了一整侧主翼的情况下,仍然自己飞回机场落地。这其中一个让外界不可轻易察觉的、很重要的根源,就在于F15从米格25哪里抄来的进气道,自带巨大的正升力。如果换做任何其他的机型,在一侧主翼基本失去的情况下,是绝无可能正常飞回机场再安全降落的。

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进气道

空气喷气发动机所需空气的进口和通道。进气道不仅供给发动机一定流量的空气,而且进气流场要保证压气机和燃烧室正常工作。涡轮喷气发动机压气机进口流速的马赫数约为0.4,对流场的不均匀性有严格限制。在飞行中,进气道要实现高速气流的减速增压,将气流的动能转变为压力能。随着飞行速度的增加,进气道的增压作用越来越大,在超音速飞行时的增压作用可大大超过压气机,所以超音速飞机进气道对提高飞行性能有重要的作用。

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