名称: 常探机器人有限公司
地址: 中国江苏常州
电话: I32 I866 6656
传真: I32 I866 6656
网址: www.CTJQR.com www.ctrobot.com www.XFJQR.com
邮箱: 6125800#qq.com(#换成@)防垃圾邮件
您可以留下:公司名称 姓名 职务 电话 手机号,咨询事项,稍后我将与您联系!
能屈能伸——细数那些奇葩的舰载机折叠方式
能屈能伸——细数那些奇葩的舰载机折叠方式
看航空
本文大概
3295
字
读完共需
8
分钟
说
到舰载机,与普通陆基飞机最大的不同,莫过于可以折叠的机翼了。由于航母的甲板空间狭小,还要划分出起飞、降落、停机区,而停机区里又有舰岛和升降机……那么,如果不尽量减小飞机停放时的占用空间,就放了不了多少飞机了。于是,脑洞大开的各路设计师们,就有了无穷无尽的发挥空间!
最早的舰载机还是双翼机,因此如果要折叠,由于在双翼之间,众多撑杆张线构成的“盒形结构”,也就只能向后了!于是,在二战前期的航母上,经常就能看到苍蝇一样的飞机……这里面最出名的,自然是在“奇袭塔兰托”和“围歼俾斯麦”中大出风头的英国“剑鱼”式鱼雷机了!
折叠机翼之后的“剑鱼”鱼雷机,就象只大苍蝇一样趴在航母飞行甲板上
随着航空技术的进步,到了二战中期,单翼机渐渐成了主流,而主流的单翼机并不代表折叠方式也要有“主流”,比如美国舰载机生产企业的大户——格鲁曼,就坚持向后折叠,只不过由于没有“盒形结构”的限制,因此机翼在向后折的同时,还能翻一下竖起来,这样就更节省空间了。比如在太平洋战场大显神威的F4F“野猫”、F6F“地狱猫”战斗机和“复仇者”鱼雷机等等。事实上,这样的经验一直用到了现在,E-2“鹰眼”系列预警机就由于背上有个“大盘子”,而采用了这种向后翻折的主翼。
二战期间的航母甲板,放眼望去,从机翼的折叠方式,就能看出是不是出自格鲁曼公司的设计。本图中位于无畏号(CV-11)航母飞行甲板右舷(图中左侧)的两列及前左两架为格鲁曼的F6F“地狱猫”战斗机;左舷前部稍大一些,主翼也是向后翻折的,同样是出自格鲁曼设计(通用汽车公司生产)的TBM-1C“复仇者”鱼雷机;而后部中间到左舷的三列,主翼都向上翻折的,是来自寇蒂斯公司的SB2C“地狱潜水者”俯冲轰炸机。
机翼向后翻折的“独门绝技”被格鲁曼一直用到了现在,E-2“鹰眼”预警机(以及“鹰眼”的衍生型号C-2“灰狗”运输机)都还是采用的机翼向后翻折设计。当然了,“鹰眼”背上巨大的碟形天线阻挡了机翼向上折叠的空间,是格鲁曼沿用这一设计的主要原因;至于“灰狗”嘛,估计是格鲁曼的设计师懒得改了……
而与此同时,另一些“比较懒”的设计师觉得,反正只要减小空间占用就行,搞那么复杂干嘛,直接向上翻起来不就行了。道格拉斯的SBD“无畏”俯冲轰炸机、钱斯沃特的F-4U“海盗”战斗机等都是直接上翻。但日本人设计的“零”式战斗机就无法理解了,仅仅只将半圆形的翼尖折起,既减小不了占用空间(但能放进较小的日本航母舷内升降机),还增加了结构重量,实在是多余,因此到了后期,干脆改小翼展,取消了翼尖的折叠机构。
早期的二一型和二二型“零战”的翼端可以进行小幅度折叠,这并不是为了方便机库内格纳,而是因为升降机宽度的缘故。后期的三二型和五二型等型号干脆就缩短了机翼长度,废除了折叠。
而从来都不走寻常路的英国设计师们,那怕是简单的向上折叠机翼,也要玩出花来,比如“海喷火”式战斗机,就将整段机翼完全向上折起,但高高的翼尖又无法塞进机库,于是再把翼尖向下折一下,就成了下图中的这付尊容。这个设计同样被沿用到了二战后!号称世界上最丑的舰载机,英国“塘鹅”式预警/反潜机就采用了这种两段式的折叠翼,并且还进一步调整了折叠的比例,使“塘鹅”丑得无“机”能及。
“喷火”战斗机在不列巅空战中的优异表现,促使英国人将其改进为舰载战斗机——“海喷火”!但它奇葩的折叠机翼,还有因主轮距太窄造成着舰时极易翻覆的缺点,差点把“喷火”的“一世英名”给毁了……
丑出天际的“塘鹅”和它丑得无“机”能及的折叠方式,不仅是对“海喷火”的继承,也是对二战后英国飞机设计师们的“无声控诉”!
二战结束后,舰载机也进入了喷气时代,这时的舰载机越来越大,越来越重。设计师们在考虑机翼折叠时,除了要考虑折叠机翼减小占地面积,还得尽量简化折叠机构,以减轻结构重量。于是简单的向上折叠成为了主流。战后设计的舰载机,机翼大部分是向上折叠,比如朝鲜战争时期的F1“狂怒”、F2“女妖”、F3“魔鬼”;越战时期的F-4“鬼怪”、F-8“十字军战士”、A-5“民团团员”、A-6“入侵者”、A-7“海盗II” ,再到现在的F/A-18A/B/C/D/E/F、F-35C等等……
特别值得一提的是F-4“鬼怪”式战斗机两次神奇的“折叠”飞行!一次是1966年5月10日,VF-14“高帽人”中队一架F-4B从“罗斯福”号航母(CVA-42)上弹射起飞后不久,飞行员就惊讶地发现“鬼怪II”的机翼居然折起来了,于是他立即抛掉所有外挂物,放下襟翼,飞行95千米后,殷这架折叠翼F-4成功降落到了关塔那摩。
另一次则是1978年8月1日,美国空军第57战斗截击机中队的一架F-4E从冰岛凯夫拉维克基地起飞,飞行员们在起飞时没有注意到机翼折叠处锁定指示杆已经完全伸出,结果F-4E在滑跑中两侧外翼段折了起来,在意识到飞机此时的滑跑速度已无法在跑道上停下后,飞行员以最大加力以大约300千米/时的速度艰难拉起。在抛掉副油箱和放掉燃油后,飞行员驾驶折翼“鬼怪”以400千米/时的高速进近,成功返场降落。
四代舰载机F-35C“闪电II”战斗机。它看起来与前辈的折叠机翼没什么不同,但其隐身性要求当机翼展开时,所有的折叠结构要完全被收入翼盒之中,不能有凸起,甚至不能有缝隙,还不能太复杂太笨重,以免影响飞机机动性……而这也是四代舰载机上,一个相当麻烦的设计难点!
大西洋对岸,英国的问题则更头痛!为了把新的喷气式舰载机放在舷内升降机里塞进机库,除了翼展,机身的长度也成为了大问题,于是折叠机翼的同时,机身也得折叠了。好在英国人已经不知道什么叫“漂亮的飞机”了,设计的“掠夺者”式攻击机,除了有一个可以向左侧折叠180度的机头外,还有一个可以左右打开的尾椎,丑就丑吧,反正能用就行!
“掠夺者”除了有个可以向左折叠的机头外,还有个独一无二的“蚌壳尾”,这个左右打开的尾椎在降落时,能充当减速板;而在甲板上停放时,又能有效减少机身长度,实用性还是很强的。顺便提一句,这型战机到了退役之前,还居然赶上了1991年的海湾战争,虽然“舔地功力”仍在,但还是被伊拉克一通乱拳揍下来好几架。
当然了,除了折机翼折机身,折垂直尾翼也是有的,比如美国的S-3“北欧海盗”;折水平尾翼也必须要有,俄罗斯的苏-33和中国的歼15就是代表!
S-3B反潜舰除了机翼能向上折叠外,为了能放入航母机库,其高大的垂直尾翼还能向左折叠。
至于另一种类型的舰载机——直升机,倒没这么多花样,基本上把旋翼向后收折起来,就能大幅度减小空间占用了,要是还不够,机身尾梁就再向前折一下,这样尾桨也不会占地方了……
而作为直升机中的另类,美国的V-22“鱼鹰”倾转旋翼机,则将折叠技术发挥到了极致,通过观看“鱼鹰”折叠和展开的过程,令人毫不犹豫的就想到了神奇的“变形金刚”。不得不说贝尔直升机公司的设计师们的脑洞真是一流!
而在说过了这么多种舰载机折叠方式后,要问哪款是我最喜欢的,那当然是故意留到最后才提的F-14“雄猫”战斗机了!虽然这款战斗机采用的是变后掠翼,根本就不能折叠,但它可以把变后掠翼锁定在75度,然后用一种“你插进我,我插进你”的方式停在航母甲板上。这样“基”情满满的方式,不尽让人回忆起《壮志凌云》里更衣室的片段,哪个“纯爷们”能忘记。
哦,对了!
大喵也在空中玩过“格鲁曼式敬礼”哦,
而且与他的前辈F-4不同,
人家可是故意的……
F-14“雄猫”战斗机最富“基”情的停机方式!不过这种方式只适合在没有甲板作业的情况下进行,比如图中“独立号”(CV-62)在1992年开进澳大利亚悉尼港的时候。
TOP GUN 2 里,汤姆克鲁斯居然“堕落”到去开“塑料虫子”,不能忍啊不能忍!
这是 F-14A 的第 3 架原型机刻意进行的非对称掠翼测试,在 1985 年 12 月 19 日到 1986 年 2 月 28 日间,格鲁曼首席试飞员斯威尔完成了在右翼锁定 20 度后掠角时,左翼分别在 35 度、50 度、60 度和 68 度后掠位置的飞行测试,最后得出结论,60 度为 F-14 着陆时机翼最大后掠角。而在一次飞行故障事件中,斯威尔发现 F-14 在这种外型布局下,仍然可以实施着舰!
文案:摄友约克
排版:宣岳
监制:王兰
=====================
可折叠机翼
可折叠机翼在不同飞行环境下变化机翼形状来完成特定的飞行任务:机翼全部展开以得到大的升阻比,长的留空时间,利于起飞或巡航:在高速或机动飞行时,机翼折叠以减小飞行阻力,得到高的冲刺速度。美国洛克希德.马丁公司已开始折叠机翼的研究,采用压电作动器,可将机翼全部或部分打开,以适应不同飞行条件,保持良好飞行性能。
国内外所研究的可折叠的变体飞行器都是以机翼向上折叠,在飞机起飞的时候基干打开,飞机巡航的时候机翼向上折叠减阻,机翼向下折叠,冀面积变化大,带来的效果更明显,但其难度系数更大。
简介
飞翼布局飞行器拥有很高的气动效率,但飞冀布局飞行器不能像常规飞行器一样在机冀后缘安装巨大的增升装置,为了保证气动效率,把翼面积做小,这使得飞冀布局飞行器起降品质降低。要保证起降品质,把翼面积做大,但气动效率有会大打折扣。
变体飞行器分为多种形式。主要有主动气动弹性机翼(AAW),滑动蒙皮机冀、压缩机翼、折叠机翼。
国内外所研究的可折叠的变体飞行器都是以机翼向上折叠,在飞机起飞的时候基干打开,飞机巡航的时候机翼向上折叠减阻,机翼向下折叠,冀面积变化大,带来的效果更明显,但其难度系数更大。
背景
传统的飞行器设计通常采用改变机翼外形的方法,如采用前缘缝翼、后缘襟翼、变后掠角、变翼型弯度、变展长等方法,以适应起降、巡航和高速飞行等不同的时示状态,力求获得比较理想的性能。但这种方法机构复杂、功能受限、效率较低,难以适应较广范围飞行条件的变化。新一代空天飞行器从地面或运载平台上起飞、穿越大气层飞行、执行各种使命,其飞行环境、条件和状态变化范围很大;而采用固定外形与传统机械机构操纵的飞行器很难适应如此广泛的变化,从而无法始终保持优良的使用性能。
自然界给人们许多启示:鸟类可以随着时示速度变化不断白适应地调整翅膀的面积,保持最佳翼载值,并以优异的性能白如地翱翔。鸟类或昆虫之所以能够在强风和复杂环境下悬停或稳定时示,主要原因是它们的翅膀以及身体可根据外界条件改变完成白动变形。发展新型智能变形飞行器,不仅是白然界给予我们的启示,也是现代飞行器研究所提出的必然需求。
“变形机翼”概念的提出,可以追溯到上个世纪。早在1916年,美国已有人提出“变形机翼”的专利申请,至今已有90多年的历史。航空技术发展至今已有100多年,时示器设计技术不断进步。可收放起落架、襟翼、变后掠机翼等,实际上可以看作是“智能变形时示器”发展的初始阶段。1979年,美国NASA与波音签订合同,发展了柔性复合材料“自适应机翼; 可连续变化外形,获得最大气动效应,并于1987年进行时示试验。1985一1992年,NASA与Rockwell合作,开展“主动柔性机翼(AFW)”计划,1996年以后将其扩展为“主动柔性机翼(AAW)”计划。与此同时,美国国防预研局(DARPA)、NASA、美国空军等机构联合开展“智能翼(Smart Wing)”,研究计划,展示了形状记忆合金等智能材料的应用潜力。美国NASA制定的“21世纪航空发展展望”中已对这种飞行器有过设想,并期望在2030年左右将其变为现实。 [1]
发展
近年来,美国已经开始试验真正意义上的“变形飞机”。目前,洛克希德·马丁公司和Hypercomp / NexGen公司正在分别开展研制的“变形机翼”项目,该项目是美国DARPA“变形飞机结构(Morphing Aircraft Structure),缩写为MAS”研制计划的一部分。MAS研制计划的目的是为军用飞机开发新一代技术,使之通过变形部件大大提高军用飞机的多用途能力。DARPA的MAS研制计划利用了近10年来在先进材料和控制技术领域的技术进步和研究成果,使机翼的外形得到彻底的改变,据称这些新技术甚至具有可以使机翼表面积扩大到300%以上的潜在能力。DARPA现阶段MAS研制计划的研制重点是亚音速和跨音速变形机翼技术。目前已有3种方案:1)洛克希德·马丁公司的“折叠机翼”方案,该方案采用压电作动器,可将机翼全部或部分打开,以适应不同时示条件,保持良好时示性能。打开后的机翼面积较完全折叠状态可增加近3倍。从某种意义上讲,这种机翼代表了后掠机翼的一种先进应用,但也将带来不利影响,即内段机翼倚着机身折叠时将引起局部非定常流动现象。2)新一代航空技术公司的“滑动蒙皮”方案,可在时示过程中逐步仲展或收起机翼,改变其外形和面积,满足起飞、低速巡航和高速机动时示等不同要求。3)雷声公司的“压缩机翼”方案,在机翼内安放展开和收缩机翼的作动机构,可按照需要改变机翼的外形。
2006年8月,新一代航空公司成功地进行了机翼在时示中改变外形的演示验证试飞。该机采用柔性蒙皮变形机翼,在185~220千米/小时的速度下成功地将翼展改变了30%,翼面积改变了40%,后掠角从15度改变到35度。和新一代航空公司不同,洛克希德·马丁公司提出的“折叠机翼”可变形飞行器概念,可在不同时示环境下变化机翼形状来完成特定的飞行任务。
此外,欧洲也启动了多个单位合作的3AS(Active Aeroelastic AircraftStructures)计划,旨在变传统的消极抑制气动弹性问题的状态为主动利用气动弹性来提高飞行效能。
可折叠机翼结构模型
图1
可折叠机翼几何外形和尺寸如图1的左图所示。可折叠机翼由两个翼段组成,均可以独立旋转。图1的中间图为机翼折叠时外形变化示意图,从图1中可看出内、外翼,内、外翼铰链线和折盛角。采用NACA63006翼型,材料选用