中国狂徒得意之作,百年航空气动设计巅峰!歼-20升力系数世界第一!向谢总、宋总、杨总致敬!

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$中航电测(SZ300114)$ $上证指数(SH000001)$ $深证成指(SZ399001)$ 贵州茅台 军中茅台 中国平安 中国神华 @胡锡进

百年航空,留下三座气动设计的宝藏:

得其一,可称航空强国,比如,欧洲的鸭翼!

取其二、可一览众山小,比如F-22的边翼条融合升力体!

但有一群中国狂徒,全都要!要将三条分叉小径,融合成一把突破四代机的钥匙!结果用力太猛,越过时代的天花板,隐隐约约,竟然摸到了未来六代机气动的门槛!这就是“升力体边条翼鸭式”布局!

吃进百年气动设计精华!技术之复杂!设计约束之苛刻!耦合难度之困难!到底如何做到的?至今成谜!但毋庸质疑,作为航空气动群山里当之无愧的珠峰,已是所有航空强国都绕不过去的教科书式参照物!

但平底起高楼,背后,是20年长跑!三位节点性人物,前出问路:

第一位,致力于早期探索(1990年),是成飞内部,最早下场预研四代机气动的谢品,致敬南航大!

第二位,一手完成了理论验证,是这群狂徒的领路人,宋文骢,致敬哈军工!

第三位,是项目的灵魂人物,搞定了最艰难的部分,完成了从理论到工程的转化,正是杨伟,致敬西工大!

而这一年,成飞登顶世界!当仁不让!为全球航空再开一派,自立一门!

其基于涡流控制技术的升力体机身、鸭翼、边条、机翼、后机身边条、外倾双腹鳍和外倾全动双垂尾的一体化非常规气动布局,其控制和受控涡流至少包含机头鳍角涡流、进气道鳍角涡流、鸭翼涡流、边条涡流和机翼前缘涡襟翼涡流等——复杂多涡系的互相耦合,通过精妙绝伦、天才般设计,产生了巨大的升力收益和减阻效果(显著超过使用升力体机身、边条翼、鸭翼三者中一种或两种时)!歼-20升力系数不小于2.1-2.2,世界第一!同时,在同等设计水平时,歼-20鸭式布局的阻力系数比常规布局小10%左右,并且歼-20机身长细比较大,截面积较小,也利于减阻!

而常规布局的F-22公开升力系数为约1.7,超声速巡航零升阻力系数约0.035,我国曾用高精度(测绘仿制)缩比F-22模型进行风洞试验,所测数据近似!歼-20的升力、阻力系数明显优于F-22,无愧世界第一!

以飞行表演中实际观测,歼-20的表现要比F-22更好

在2018珠海航展上,歼-20早期型(空军2015-2016年接收),以作战机动动作进行了飞行表演:包括编队超低空通场,单机爬升接半滚倒转,单、双机小半径盘旋,单机大迎角爬升等。表演时除大迎角爬升时开加力(直观看为喷口喷火)外,基本未开加力。并且早期型歼-20发动机推力较小,未采用推力矢量技术。但即便如此,其飞行性能也远超F-22:

当歼-20在超低空通场后,以超过60度迎角拉起,接一个半滚倒转,在3秒内将机头指向改变180度,其机头转向角速度可达60度每秒以上时,歼-20速度未出现明显变化,高度还在较快增加。与之相比,F-22完成该动作时,速度明显下降,高度增加较慢,机头指向能力虽然接近我机,但以能量损失为代价。

当歼-20在连续进行三次小半径稳定盘旋,盘旋半径逐次减小,第三次大约150米,4秒左右完成半圈180度盘旋过程中,歼-20的速度、高度基本不变,此时稳定盘旋角速度不小于45度每秒,可用公式算出其飞行速度近120米/秒,马赫数略大于0.35,稳定盘旋过载近9.5g,远超瞬时盘旋角速度勉强达30度左右的三代、三代半飞机。类似的机动动作,F-22借助推力矢量也可完成,但会明显地掉高度、掉速度。

当歼-20在盘旋、爬升等机动过程中,多次主、侧弹仓的同时开、闭,展示中远程的PL-15和中近程的PL-10空空导弹时,此时,歼-20的速度、高度基本不变。而在F-22的飞行表演中,同时开、闭主、侧弹仓,会有明显的高度和速度损失。

当歼-20在表演结束告别时,均拉70度以上迎角高速爬升(向前同时向上飞行),整个飞机上表面都是各气动面拉出的涡流(表演空域靠海,空气湿度大,涡流引起空气密度变化后水汽以雾滴析出,人眼得以观察到涡流),由于迎角很大,机翼很难产生足够的正常气动升力,主要靠各气动面拉出的高速脱体涡增升,歼-20从超低空拉起到穿云,仅用3-4秒,根据当时当地气象条件如云底高等估算,其平均爬升率超过500米/秒。与之相比,F-22最大爬升率在300-400米/秒,差距明显。

原因是F-22常规布局大迎角升阻特性不够好,升阻比较低,仅靠发动机增速不够,该机爬升时,自重减少较慢(武器投放和燃油消耗),但阻力和速度平方成正比,还与气动干扰有关,速度增加后,阻力增加较快,升力增加却不够多,发动机剩余推力一般又小于飞机空战重量的30-40%,阻力、重力会迅速和升力、推力达到平衡,爬升速度不再增加。

以超机动性看,歼-20则更显示出了远超F-22的性能:

公众曾经对F-22战斗机之落叶飘机动赞叹不已!

落叶飘,也被为称为“无半径下降转弯超机动”,飞机像树叶一样下落,类似于失速尾旋,但它是可控的,因此有着较高的实战价值。配置推力矢量发动机的战斗机,可控力矩更大,更容易改出,因此通常有矢量动力的战斗机更适合落叶飘!

但是其实我国成飞的歼-10B TVC 推力矢量验证机也早就曾在多年前的航展上表演了包括眼镜蛇机动、J-Turn、落叶飘三大特技动作!

歼-20八翼天使落叶升超机动,反其道而行之!

2022年长春空军开放日上,一架歼-20突然向上飞,随后做出了一个不可思议的动作,战机一边上升,一边旋转,连续转了两个360度之后,几秒之内调转机头,向左边平飞。这可不是一般的滚转动作,歼20的机身轴线,完全偏离前进方向,也就是说,飞机一直是处于大迎角的状态,机头指向一直在不断变化,机尾则一直是“甩尾”的状态,整个过程中,歼20一直保持大角度爬升,而且甚至没有打开加力!

大角度爬升,大迎角可控机动,连续滚转,随时变换机头指向,这些动作大多数战斗机都能做出其中两个,但是全部一起做出来的,目前只有歼20!

这就是歼20首次展示的超机动动作,官方解说叫做“急转大仰角穿云”,但网友称之为“跃龙升”,或者“向上落叶飘”、“落叶升”!

这个动作,表明歼20具备极佳的超机动能力,可以保持30度以上的大迎角滚转,同时急速爬升,接殷麦曼机动,敏捷性十分出色!

虽然美国F-22多次进行了公开飞行表演,也展示了很多超机动动作,但是对比一下就知道,F-22类似动作的时候,只是一边爬升、一边连续滚转,但是没有很大的迎角,机身轴线一直是跟前进方向基本一致。欧洲台风战斗机表演的时候,也是一样,只有爬升和滚转,无法同时带有大迎角!

目前根据国内外现有视频资料,除了歼20,还没有任何其他一款战斗机,能够完成“落叶升”机动!

长春开放日的歼-20落叶升视频发到国外Reddit网站之后,引起轩然大波。有很多外国网友表示赞叹,但个别外国网友则认为四代机也能做。一位驾驶过F-15和F/A-18的美军飞行员却反驳说,他只能做到同轴滚转,无法像歼20这样保持大迎角的“摇摆滚转”,如果要开着F-15做这个动作,“很快就会掉下来”。他认为,美军现役只有F-22可能能做同样的动作,但是到目前为止,F-22还没有做过类似动作!(实际根据洛克希德.马丁某高级工程师一次在美国一个大学交流公布的F-22等战机相关数据分析,F-22完全做不到歼-20一样的落叶升机动。)

那么为什么歼-20能够做出这么特别的超机动?主要有两个原因,首先就是独特的气动外形,升力系数远超F-22,先天适合大迎角飞行。另外仔细看视频的细节,就会发现,歼20做“落叶升”机动的时候,垂尾明显偏转,鸭翼也明显偏转,保持大迎角和大角度偏航,但是还有非常大的偏转冗余空间。也就是说,只要飞行员愿意,歼20还可以做出更剧烈的动作。但是官方说了,飞行表演只是“适度展示”,远远没有发挥出歼20的极限。第二个原因,世界开山之气动布局 ,歼-20全身有X个气动舵面,机头、鸭翼、边条翼共同产生强大的耦合涡流,扫过整个机翼上表面,产生强大的附加升力。前文已经阐述过!

可以说成飞气动设计已经达到化境!

飞机飞行性能首先取决于气动,气动特性好,装上好的发动机可以锦上添花;即便发动机差一些,气动也能在很大程度上弥补;若气动特性较差,发动机再好,能弥补的也有限!

如今歼-20已经换装动力更加强劲的WS-15发动机网页链接,其动力较F-22亦是当仁不让,有过之之势,如此,F-22逝者如斯,歼-20如虎添翼,长空威龙,当称长空之王!

中国狂徒的得意之作,百年航空气动设计的巅峰!

歼-20升力系数世界第一!其气动布局先进程度超乎想象!

歼-20长空威龙,当称长空之王!

成飞登顶世界!当仁不让!为全球航空再开一派,自立一门!

向谢总(南航大)、宋总(哈军工)、杨总(西工大)致敬!

注:歼-20为五代机,当时采用不同划分标准

全部讨论

03-28 23:54

由此可见成飞超乎想象的巨大价值!$中航电测(SZ300114)$$科创50(SH000688)$ $创业板指(SZ399006)$

跟股价没有半点关系;小朋友多学习股价什么怎么上涨的!

03-29 07:26

再吹也没用,股价不涨。

03-29 00:23

发动机还不够。22的发动机还是牛。但是22有点老了。

03-29 04:09

军迷。

03-30 01:24

涨了有价值,不涨没价值。