浅谈飞机设计观念的滞后现象

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1、第17分会场科学发展观与航空业未来369一：==—======—===#==≮==============；=。======；；======；=一浅谈飞机设计观念的滞后现象程昭武齐贤德中国航空博物馆，北京，102211摘要本文试图通过飞机发展史上的实例，说明由于飞机设计观念的滞后，影响飞机技术潜力的发挥。文中重点分析了在战斗机机种的外形与功能的设计上所存在的因循现象，以及由此而限制了现代飞机作战效能的提升。作者在文中提出一种圆形机翼战斗机的设计方案设想，借以证明更新飞机设计观念的意义。关键词航空史飞机技术史飞机设计战斗机在飞机发展的百年历程中，存在这样一种现象：由于飞机设计部门在飞机外形或

2、功能的设计上因袭习惯的模式，致使飞机设计和制造技术的巨大潜力不能得到最大的发挥。例如，在20世纪30年代，对于双机翼式飞机布局的留恋，耽搁了单翼式飞机的发展(早在1907年，法国人罗贝尔·埃斯诺一佩尔特里已经制造出了具有现代单翼式飞机基本特征的R．E．P型飞机)；40年代，对于前缘后掠平面形状机翼的疑虑，影响了喷气式飞机性能的提高(1935年，在罗马举行的第5届沃尔塔高速飞行学术会议上，德国科学家阿道夫·布施曼已经提出了后掠翼的概念)；50年代，对于机翼层流附面层的过分追求，忽视了在飞机设计中对涡流升力的利用(1935年，冯·卡门还在强调保持机翼层流附面层对飞机设计的重大意义，但70年代出

3、现的高机动战斗机却是从湍流附面层里得到好处的)。随着信息化时代的到来，人类社会对新概念飞行器的需要和设计这些飞行器的条件已经出现。审视飞机设计中的观念滞后现象，有利于自觉地推动飞机设计技术的发展。本文试图以战斗机种为例，就其设计观念的更新，加以探讨。一、“机头指向"还是“武器指向"?在第一次世界大战(1914～1918)初期，飞机在军事上的使用领域迅速扩大，由侦察机发展成为战斗机。最初的空战方式是由驾驶员操纵飞机，由射击员(或观测员兼任)操纵活动机枪射击目标(这种模式可以称为“武器指向”)。在机动飞行的飞机上，这样的射击很难瞄准，而且驾驶员与射击员之间也不便协调。1915年，法国著名的特技

4、飞行员罗朗·加罗斯(RolandGarros，1888～1918)提出：使机枪固定在机头前方，沿飞机纵轴发射，让飞行员顺着自然视线瞄准，才能收到良好的射击效果。这就形成了战斗机的格斗射击概念，也可以称为“机头指向”的模式，这种模式一直沿袭至今。20世纪40年代中期至50年代中期，空空导弹开始使用。初期的导弹需要载机实施尾追攻击和制导，当然属于“机头指向”的作战模式。60年代以后，近距格斗导弹的离轴能力大大提高，远距拦射导弹可以连续发射多枚导弹和攻击不同方向的目标。但载机必须在离轴发射的导弹引导头的可偏转角度或机载雷达天线的扫描范围之内概略地指向目标，所以仍然不能脱离“机头指向”的模式。为了

5、“武器指向”必须采取“机头指向”的作战方式，而这种作战方式要求进攻飞机在射击前做剧烈的机动，这不仅降低了快速反应的能力，也给飞机设计增加了难度。然而在现代高速战斗机上尝试370以科学发展观促进科技创新(

6、、)一；=======——===；====2============—===——===；=========—一采用“武器指向’’的设计，由于受到飞机布局的限制和设置瞄准系统困难等原因，至今尚无成功的先例。那么，能否找到一种新的飞机布局形式，再赋予它一种新的瞄准体系，从而实现“武器指向”的作战方式呢?这种作战方式的探索如能取得成功，无疑能大大提高战斗机在空战中的快速反应能力，也有可能降低对战

7、斗机机动性能的苛刻要求。二、“倾斜转弯"还是“水平转弯"?飞机在水平面内的等速转弯(改变航向)也称盘旋，是空战机动飞行的关键动作。很多科普读物甚至教科书上都认为飞机转弯是靠飞机偏转方向舵(像轮船的舵那样)来完成的，事实并非如此。飞机的转弯是靠飞机倾斜，机翼升力(y)在水平面上的分力(y：)起向心力作用而实现的曲线运动。人类第一架载人上天的飞机发明人莱特兄弟(Wrights，1867～1912；1871～1948)，在他们1903年试飞的第一架飞机“飞行者”1号上，最早确定了飞机的这种运动方式。他们通过钢索操纵机翼翼尖扭转，使机翼升力左、右不平衡而造成飞机倾斜。在飞机转弯中，方向舵的作用(和

8、自行车的车把的作用相似)只是消除侧滑角(相对气流与飞机纵轴的夹角)的。1909年，俄国发明家西乌科夫(Sivkov)首次在他设计的滑翔机上安装了现代飞机采用的机翼后缘副翼。1912年，英国的阿弗罗504型飞机采用了左、右协调差动的副翼，我国的南苑航校在1920年也曾使用这种飞机。在航空早期，由于惧怕失速，飞行员在转弯飞行中，不敢使飞机坡度超过20。。1912年至1913年间，俄国飞行员聂斯捷洛夫(PetrNikolaev