几种四代机J20,F22,T50的气动比较

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1、几种四代战机气动特性分析1•前言飞机作为一种重要的战争工具自1911年的意土战争开始已经有一百多年的历史了，杜黑“制空权”的产生更是把飞机在战争中的作用推向了更高点。自喷气式飞机诞生以来，国际上现在习惯把飞机划分为四代，第四代战机也就是最新一代战机的研制更是各国竞争的热点。目前世界上存在和研发屮的四代战机有：美国已经服役的F22,以及将耍服役的F35；中国成功试飞的J20与J31；俄罗斯与卬度共同研发的T50；同时还有日本研发中的“心神”。本文就美、中、俄三国存在并比较成熟的四代机F22、J20

2、、T50根据网上图片和部分已有资料，在气动设计上做了一些初步分析并比较了他们各自的优缺点。2•飞机的一些具体参数飞机型号F22J20T50乘员111机长（m）（不含空速管）18.9221.2622.0翼展（m）13.5612.8814.20机高（m）5.084.456.05机翼面积（01人2）7&047&8空重（kg）170001436517500正常起飞重量（kg）272162500026000最大起飞重量（kg）380003700036000巡航速度（km/h）1963(1.82马赫)1.8

3、3马赫1,400最大飞行速度2」4马赫2.5马赫2,600(km/h)最大升限（m）198122000020000实用升限（m）180001800018000航程（km）（带两油箱）483055004000作战半径（km）21772000翼负荷（kg/iM2）378470推重比1.4注：1.以上参数为网上给出仅作参考，甚至T50与J20还处于骑证阶段，其参数为一些航空爱好者估算而出。2.表示参数未给出。3.F22、J20>T50的气动特性3.1气动外形设计飞机型号F22J20T50机翼形状蝶形翼

4、三角翼三角翼后掠角比较小大中垂直尾翼大舵面操纵全动全动腹鳍无两片无水平尾翼全动小面积近似无全动鸭翼无上反全动无边条绫线边条绫线边条+翼前小边条绫线边条+可动边条翼机身宽大短粗偏窄修长扁宽修长进气方式两侧进气两侧进气两侧进气升力体技术较好升力体较好升力体大升力体采用边条翼技术是是是进气道CARET进气道DSI进气道CARET进气道进气道间距窄间距窄间距宽间距尾喷管形状长方形圆形圆形长细比比较小大中放宽静稳定性是是是3.2F22气动设计分析3.2.1兼顾亚音速和超音速巡航的蝶形机翼设计四代机与三代机

5、在气动上很大的不同点在于四代机要求超咅速巡航，这就需要降低超音速阻力系数，而降低超音速阻力无外乎增加后掠角、减小展弦比、减小机翼相对厚度、减小机身最大截面、增大长细比等措施。对于这种降低超音速阻力的办法最好是选择大后掠角三角翼，但大后掠三角翼对亚音速巡航和机动不利，所以后掠角不能减小太多，为了兼顾最好选择是中等后掠角，而在中等后掠角口让相对厚度小，展弦比小，最终的结果就是后缘前掠，这样就可以在超咅速巡航和亚音速性能上获得较好的平衡。另外，利用后缘前掠，对隐形设计也有利。同时，小展弦比、后掠角对减

6、小诱导阻力不利，F-22的机翼也釆用了机翼扭转的措施，通过扭转降低了诱导阻力，提高了巡航性能。F22的外漏的机翼面积比较大，其翼载也比较小的，而较宽的翼展使得其副翼操纵效率不错，如果尾翼的差动操作参与，其滚转性能是不错的，在矢量推力作用下其滚转速度会更快。机翼本身后掠角有利于亚音速升力和阻力，加上长方形尾喷管减少的阻力，使得其稳盘能力更好。3.2.2边条翼涡升力技术F22机身前部和进气道融为一体，让整个机身成为一个升力体，同吋进气道的上表面成为边条的有效组成部分。一般飞机由于机身的影响，气流遇到

7、阻碍后就不会形成更大的漩涡，而F-22的边条上而不再有机身，整个上表而与机身融为一体，在大迎角时边条上部就有一个较大的负压区，故此会形成更强的涡流，所以其边条真正的作用面积要大很多。由于机身的这个升力体设计和边条设计，使得整个飞机的焦点得以前移，从而使得静不稳定性得以放大，提高了飞机的机动性能。323尾翼设计F-22尾翼有垂育尾翼和水平尾翼两部分。其水平尾翼与重心距离很大，面积也较大而口为全动水平尾翼，它的气动效率也是相当高的，保证了F22的稳定性。它的垂直尾翼并没有采用全动垂尾，而是采用了面积

8、较大的舵面，其位置正好在尾翼与机翼的之间，在大迎角时尾翼操纵可以让气流流过垂尾来保证一定的操纵效率。另外的边条翼使得大迎角时涡更靠近中线，而一般让涡出现在垂尾外侧，这使得两个垂尾的距离较小，垂尾更靠近发动机尾喷管，采用全动垂尾就会让垂尾与尾喷管的引射气流相互作用，会产生一定不好的影响。3.2.4进气道和发动机尾喷管设计F22采用激波压缩的尖脊进气道，它一个具有10度双斜面的外压式楔形进气道，该进气道具有良好的气动性能和隐身能力。F22窄间距发动机布局对降低超咅速飞行阻力是有利的，宽间距就要求对两