问题

为什么苏27为了减阻,发动机倒置,米格29没有类似设计?

回答
您这个问题很有意思,涉及到战斗机设计中一个相当关键但又非常细微的领域——空气动力学与发动机布置的权衡。

首先,我们需要澄清一个普遍的误解:苏27战斗机,其发动机并没有进行“倒置”设计。 您的描述可能源于对一些流线型设计的观察,或是对不同飞机进气道和排气口形状的联想,但严格来说,苏27的发动机本体是按照正常方向安装的,即进气口在前方,排气口在后方。

那么,为什么您会有这样的感觉,以及苏27和米格29在这方面为何有差异呢?这背后其实是两款飞机不同的设计理念和侧重点,尤其是在如何平衡高性能需求与空气动力学优化上。

我们来逐一分析:

苏27系列的设计理念与减阻策略

苏27(北约代号“侧卫”)的设计目标非常明确:它是作为一款远程、重型、多用途的空中优势战斗机。这意味着它需要具备以下几个关键能力:

超强的空战格斗能力和机动性: 苏27以其出色的亚音速和跨音速机动性闻名,例如“普加乔夫眼镜蛇”机动就是其代表。
较远的作战半径和续航能力: 需要携带大量燃油,并能在长时间内维持战斗。
强大的载弹能力: 能挂载多种空对空导弹和对地攻击武器。

为了实现这些目标,苏27在设计上采取了一系列非常激进和创新的空气动力学措施来“减阻”和提升性能。这里的“减阻”并非仅仅指减少空气阻力本身,更重要的是:

1. 优化气动性能以实现高升力与低阻力的结合:
前缘边条(LERX): 苏27最显著的特征之一就是其从机头延伸至翼根的大型前缘边条。这些边条在产生强涡流的同时,也有效地“修饰”了机翼前缘的气流,使得飞机在较大的迎角下也能保持稳定,从而提升了升力。更关键的是,它与主翼协同工作,在高迎角下能显著降低诱导阻力,甚至在某些状态下产生负阻力效应。
翼身融合体设计: 苏27的设计大量采用了翼身融合体(Blended Wing Body)的概念,使得机翼和机身之间没有明显的界限,气流可以更平滑地流动,减少了由于连接处产生的干扰阻力。
腹部进气口设计(早期模型或某些变体): 这里可能产生了一些混淆。虽然苏27的主发动机进气口位于机翼下方两侧,但其进气道设计是相当复杂的。为了确保在各种姿态下都能获得稳定的气流,进气口采用了可调节的斜坡式进气道,并且进气道下方有一个较大的“裙边”或“唇口”,这个唇口在一定程度上也参与了气流的导引和减阻。此外,为了提供腹部挂载武器时足够的离地间隙和避免发动机吸入地面异物,进气口被设计得相对靠后且有一定的高度。

2. 发动机及其排气口的气动优化:
双发后置,两侧布置: 将发动机布置在机身后部两侧,这是现代战斗机的主流设计,可以优化推力线,改善航向稳定性,并允许更灵活的翼载设计。
进气道内部设计: 苏27的进气道内部有一套复杂的可调节斜坡,用于在不同速度下改变进气道的形状,使进入发动机的气流达到最佳状态,减少进气道内的压损和阻力。
排气口形状的考量: 苏27的发动机排气口虽然看起来是传统的矩形或圆角矩形,但其尺寸、形状和尾喷口的收敛扩张部分(虽然没有明显的矢量喷口)都经过了精密的计算,以适应发动机推力输出和尾部气流的顺畅排出。尾部流线型的设计,尤其是发动机舱后部和尾翼根部的过渡,都非常平滑,以减少尾迹阻力和干扰阻力。

苏27的“减阻”与发动机位置的关联

现在回到您提到的“发动机倒置”的误解。真正让苏27的尾部看起来有些特别,并且与减阻有关的,是它发动机舱的整体气动外形设计。

突出机身的部分: 苏27的发动机舱明显向两侧和向下突出于机身主体之外。这种设计并非“倒置”发动机,而是为了实现:
更大的翼展和翼面积: 允许设计师在中等翼载荷下获得优异的机动性。
更大的内部空间: 为高性能发动机提供充足的安装空间,同时容纳更多的燃油和设备。
优化气流: 这种“突出”设计,配合精心设计的进气道唇口和下部唇板,形成了一种类似“翼刀”或“导流板”的作用。在特定迎角下,发动机舱外侧的突出部分可以与机翼下表面的气流相互作用,产生额外的升力,或者引导下方的气流更平顺地绕过发动机进气道,减少进气道口处的复杂涡流和阻力。这种设计实际上是利用了外部结构来优化整体气动效率。

总而言之,苏27通过其整体的气动布局——特别是大型边条、翼身融合以及对发动机舱外形的气动修饰——来最大化升力,降低阻力,实现卓越的机动性和航程。发动机本体并未倒置,但其“外衣”的设计是服务于整体气动优化的重要一环。

米格29的设计理念与差异

米格29(北约代号“支点”)与苏27同属第五代前苏联战斗机,但它们的定位有所不同:

米格29: 更偏向于近距格斗战斗机,注重轻巧、灵活性和低空高性能。它牺牲了一部分航程和载弹量,以换取更小的尺寸、更快的爬升率和更优秀的滚转性能。
苏27: 前面已经提到,是远程空中优势战斗机。

基于这些不同的设计目标,米格29在减阻和气动设计上也有其特点,但思路有所不同:

1. 更紧凑的气动布局:
边条翼设计: 米格29也采用了边条翼,但其边条相对苏27要小巧得多,更侧重于在高迎角下的稳定性,而非苏27那样极致的涡流增升和减阻效果。
翼身融合程度较低: 相较于苏27,米格29的翼身融合程度较低,机翼与机身连接处的过渡更明显。
尾翼设计: 米格29采用了与苏27不同的尾翼布局,例如其双垂尾向外倾斜。

2. 发动机与进气口的设计:
腹部进气口: 米格29最显著的特征之一是其位于机腹两侧、紧贴机翼后缘的进气口。这种设计有几个优势:
低空性能: 有助于在低空飞行时避免发动机吸入大量地面尘土和异物(通过“吹除”效应)。
机动性: 将发动机收纳得更紧凑,有助于减小飞机尺寸,提升整体的结构效率和机动性,尤其是在某些过载下。
气动阻力: 这种进气口设计也相对紧凑,减少了对机身侧面和下方的干扰。
发动机未“倒置”: 和苏27一样,米格29的发动机本体也是正常安装的。其进气口位于机腹,但发动机纵向轴线是水平的。
进气道复杂性: 为了应对低空飞行和高G机动,米格29的进气道通常是固定斜坡式,内部结构相对简单,其“减阻”主要体现在整体的紧凑设计和避免复杂气流分离上。

为什么米格29没有“类似苏27那样的突出设计”?

设计目标不同: 米格29不需要像苏27那样极致的远程作战能力和超强的亚音速机动性,它更侧重于近距格斗和国土防空。因此,它不必采取苏27那样复杂的边条翼和翼身融合来“极限优化”升阻比。
结构和重量限制: 米格29的设计更注重轻巧和成本效益。苏27那种硕大的边条翼和发动机舱突出设计,虽然带来了气动优势,但也增加了结构复杂性、重量和制造难度。米格29选择了更简洁、更直接的方案。
进气口位置的权衡: 米格29选择腹部进气,这种布局本身就在减少机身侧面的干扰阻力方面有优势。它不需要通过突出发动机舱来优化进气道气流,因为它的进气口位置已经相对容易获得顺畅的气流。

总结

苏27并没有发动机倒置,但其发动机舱的外形设计是为了配合整体气动布局,通过突出部分来优化气流,增加升力并减小特定工况下的阻力。 这是其作为重型、远程空中优势战斗机追求极致气动性能的体现。
米格29的腹部进气口和更紧凑的设计,是其作为轻型近距格斗战斗机的体现。 它选择了不同的气动设计路径,更侧重于简洁、轻巧和低空高性能,而非苏27那样依赖大型边条和复杂的翼身融合来大幅度提升升阻比。

两者都以各自的方式追求“减阻”和高性能,只是采取了不同的技术路线和设计哲学。苏27的设计更“激进”和“极致”,而米格29则更“务实”和“平衡”。

网友意见

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这不叫发动机倒置,只是附件机匣下置。喷口朝前才叫发动机倒置。

苏27和米格29附件机匣都在上面。中国买的配歼10和枭龙的版本才改在下面的。

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