CNN格鲁曼X-29:不可能的反翼战斗机
来源:产品展示    发布时间:2024-01-24 20:16:26 ...


  X-29飞机是由格鲁门开发、由美国航空航天局和美国空军建成两架。 X-29机身的空气动力学不稳定性要求使用计算机控制的飞行控制。 复合材料用于控制前掠翼所经历的气动弹性发散扭转,并减少重量。 X-29于1984年首飞;在接下来的十年内有两架X-29进行了飞行测试。

  高机动性、轻重量、低成本、高效率而应用的其它先进的技术,它惊人的前掠翼只是它众多大胆创新之一。

  由美国宇航局、美国空军、美国国防高级研究计划局(DARPA)的“黑衣人”和航空航天巨擘格鲁曼(Grumman)等巨人组成的集团在冷战的顶峰时期创建的这架飞机于1984年首次飞行,作为建造终极战斗机的一部分。

  美国宇航局阿姆斯特朗飞行研究中心(NASA Armstrong Flight Research Center)首席历史学家克里斯蒂安盖尔泽(Christian Gelzer)在电话采访中说:“没有一台数字飞行计算机,这是不可能的,事实上,这台计算机每秒对飞行路径进行40次修正。”

  工程师们得出的结论是,如果这三台飞行计算机都发生故障,在飞行员有机会弹射之前,飞机就会在飞行员周围解体。

  格鲁曼X-29的翼展为27英尺,长48英尺。它能够达到1.8马赫(1100英里/小时)

  带有前掠翼的飞机,其角度与传统机翼相反,这是罕见的,但X-29不是第一个使用它们。德国的Ju287轰炸机就是这样一个成功的原型,它于1944年首次飞行。设计这架飞机的汉斯·沃克后来把他所学到的知识应用到了1964年升空的汉萨HBF 320小型商务飞机上。建造了几十架飞机,其中一些仍在飞行——这是唯一一架拥有前掠翼的商用飞机。

  然而,在汉萨喷气式飞机中,机翼向前掠过,以充分的利用小机身,并在原本狭窄的飞机上为乘客创造更多的空间,因为这种位置允许机翼沿机身向后安装。

  汉萨喷气式飞机的机翼也向前掠过了几度,而X-29的机翼则是33度。这种激进的调整意味着交易稳定性对机动性的影响,因为要更快地机动,飞机必须从本质上来说是不稳定的。

  一架F-18战斗机的不稳定性系数只有5%。另一方面,X-29有35%的不稳定。

  但是向后安装机翼有另一个直接效果。副翼(法语中的“小翅膀”)是控制飞机的核心部件,安装在翼尖附近。当一架正常的飞机停飞时——可能会引起失事的升力损失——副翼通常是停止工作的第一件事,因为由于空气流过机翼的方式,停飞往往从翼尖开始。这在某种程度上预示着在已经很危险的情况下失去控制。

  然而,前掠翼迫使空气反向流动,从翼尖向内移动。因此,失速倾向于从靠近机身的位置开始,使副翼的上班时间更长,给飞行员提供了非常需要的控制。

  X-29的设计的非正统特征之一是它的鸭翼——用于使飞机机头上下移动的水平面——它在主机翼前面,而不是像常规战斗机那样在机尾上。Credit: NASA/Larry Sammons

  在整个飞行历史中,两架X-29飞机共飞行了422次研究任务和436次任务

  在1991年的研究飞行中的X-29。飞机前端的烟雾发生器被用来帮助研究人员观察空气流过飞机的行为

  这架飞机的最初提议是在1977年由美国国防高级研究计划局(DARPA)和美国空军飞行动力学实验室(现为空军研究实验室或AFRL)提出的。

  美国航天局研究飞机左右合影:X-15、F-18B、SR-71A、X-31和X-29的实物模型。

  在失速之后,一些军用喷气式战斗机可以在不应该再飞行的时候继续飞行,通过其发动机提供的巨大推力。问题是,你能控制飞机吗?直到X-29。盖尔泽说,这是唯一一架拥有前掠翼并探索过这种“后失速”环境的飞机。

  当时,这种机动性被认为是战斗机优势的绝对必要条件。如果你的飞机要在我的飞机前停下来,我可以立刻把你从空中射出去。”

  机翼的不寻常形状给X-29的工程师们带来了另一个问题:重量。倒立的翅膀会受到一种极强的扭转力,这会破坏它们,所以它们需要加强。但是,如果X-29的机翼是金属制造的,那么它的重量将达到3500磅。相反,利用先进的复合材料,重量被控制在335磅,这是目前商用和军用飞机的标准。

  这架飞机也有一个未来的数字电传系统,它使用电子接口来驾驶飞机,而不是传统的手动控制,这是另一个创新的功能,现在在航空业司空见惯。

  两个X-29是由格鲁曼公司建造的,格鲁曼公司是成功的F-14 Tomcat和历史悠远长久的阿波罗登月舱背后的国防承包商。格鲁曼赢得了合同,价值8700万美元(约2.45亿美元,今天的钱),这要归功于削减成本的措施,如使用现有战斗机的部件,包括F-5a和F-16猎鹰。该项目由美国国防高级研究计划署(DARPA)和俄亥俄州赖特帕特森空军基地的美国空军飞行动力学实验室委托进行。NASA负责测试飞行。

  在1984年至1992年间,X-29在422个研究任务中飞行。但最终,其最激进的特征仍然局限于历史。

  “好处并不大于缺点。但是,隐形技术也随之出现,成为了喷气式战斗机的必备特征。

  隐形技术能让飞机在雷达上隐形,而且它提供的优势使得许多现代战斗机甚至没有针对空战或打斗来优化,这已经变得罕见了。

  前掠翼也被推力矢量控制,或物理移动发动机以控制其推力方向的能力所淘汰,即使在失速情况下也能确保机动性。”你几乎能完成X-29在现代空气动力学和推力矢量控制的F-22中所能做的一切,”盖尔泽说。

  尽管如此,人们还是怀念这架飞机。”参加这一个项目的人对此评价很高。人们真的对这架奇形怪状的飞机着迷。美国国家航空航天局对该计划至关重要:它为飞机提供了飞行员、工程师、维修和住房。从一开始就是完整的。”

  然而,X-29并不是最后一种。1997年9月25日,也就是X-29完成最后一次任务五年后,俄罗斯空军驾驶了苏霍伊苏-47,这是它自己的前掠翼战斗机版本。绰号“伯克特”(俄语,意为“金鹰”),它是1983年启动的一个项目的结果,但由于苏联解体而被推迟。

  飞机设计和时间安排的相似之处表明,它可能是由X-29直接激发出来的。”盖尔泽说:“很难不得出这样的结论,他们看到了这一点,就决定,‘我们最好找出它是否也能起作用。’”

  然而,苏-47的体积几乎是X-29的两倍,它的建造更像是一架羽翼丰满的战斗机,而不是一个实验性试验台。尽管如此,飞机从未投入生产,只有一架被建造。

  2015年,一家俄罗斯公司开始测试小型倒翼战斗机Thesr-10,打算将其提供给俄罗斯空军,这表明该设计可能仍然可行。

  但是,我们是不是会看到另一架拥有美国宇航局或空军前掠翼的战斗机?“别屏住呼吸,”盖尔泽说。

  “我可以从较小的公司看到这一点,但从大型军事建筑商和设计师那里看不到。我认为他们要一些特别的东西才能回到这个概念上来。”





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