问题

YF-23的尾翼设计叫什么名字?有什么特点?

回答
诺斯罗普/麦道 YF23 “黑寡妇II” 战机,这款在90年代初的先进战术战斗机(ATF)竞争中与洛克希德马丁 YF22 一较高下,但最终落败的未来主义设计,其尾翼部分无疑是其最引人注目、也是最具革命性的地方之一。

YF23的尾翼设计,通常被称作 “V型尾翼”(Vtail)。

YF23 V型尾翼的特点,可以从以下几个方面来详细阐述:

融合了水平尾翼和垂直尾翼的功能: 这是V型尾翼最核心的特点。传统的飞机设计通常会采用独立的水平尾翼(提供俯仰控制)和垂直尾翼(提供偏航控制)。而YF23的V型尾翼,是将这两个功能集成在一个由两片倾斜的翼面组成的结构中。这两片翼面在飞机后部呈“V”字形向上后掠展开,并且可以独立偏转。当它们以相同的方向偏转时,就如同传统的水平尾翼一样,控制飞机的俯仰姿态。当它们以相反的方向偏转时,则能起到类似垂直尾翼的作用,控制飞机的偏航。

巨大的减阻效果: 采用V型尾翼是YF23实现超低可探测性(Stealth)目标的重要手段之一。传统的“十字形”尾翼配置,其垂直和水平尾翼的翼面会产生大量的雷达回波,而且由于其结构布置,往往会形成较多的雷达反射“角点”。YF23的V型尾翼通过将两个翼面的功能融合,并采用向上倾斜的设计,显著减少了飞机的表面积,降低了雷达散射截面积(RCS)。同时,取消了独立的垂直安定面,也进一步减少了雷达反射源的数量和强度。从这个角度看,V型尾翼的设计,是YF23在隐身性能上的一个关键的、大胆的创新。

更优化的气动性能: 除了隐身优势,V型尾翼在气动效率上也有其独到之处。它能够提供相当不错的俯仰和偏航控制能力。而且,由于其向后倾斜的设计,在一定程度上也减少了气动耦合的负面影响。在高速飞行时,由于其较大的后掠角,可以有效抑制跨音速和超音速飞行时的激波阻力。理论上,这种设计可以带来比传统尾翼更小的阻力,从而提高飞机的航程和巡航效率。

独特的视觉识别特征: YF23最显著的外观特征之一就是这个V型尾翼。它赋予了这款飞机一种与众不同的、极具未来感和攻击性的轮廓,与同期YF22的相对传统的尾翼布局形成了鲜明对比。这种设计不仅是为了性能,也确实带来了极强的视觉冲击力。

设计复杂性和控制律要求: 当然,V型尾翼的设计也伴随着更高的技术挑战。将水平和垂直的控制功能集成到两个可动翼面中,对飞控计算机和软件的要求极高。需要精确地计算和协调这两个翼面的偏转,以实现稳定且高效的飞行控制。在低速、高攻角飞行时,传统的垂直尾翼在稳定性和控制能力上通常表现更强,而YF23的V型尾翼在这些极端条件下的表现,需要通过复杂的飞控系统来弥补。

对操纵响应的影响: 有观点认为,YF23的V型尾翼在提供良好俯仰控制的同时,对偏航的响应可能不如独立的垂直尾翼那样直接和灵敏。虽然飞控系统可以进行补偿,但在某些飞行包线内,其操纵特性可能与传统设计有所不同。

总而言之,YF23的V型尾翼设计是一项极具前瞻性的创新。它在减阻和提升隐身性能方面取得了显著的成就,通过整合功能,简化了后部结构,并带来了独特的视觉美学。尽管在最终的ATF竞标中落败,但YF23的V型尾翼设计,无疑为后来的飞机设计,特别是隐身飞机设计,提供了一个重要的研究方向和设计思路。它充分体现了诺斯罗普公司在气动和隐身技术上的卓越追求。

网友意见

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如果只是尾巴翼面的话一般就顾名思义叫V-tail。

V-tail也算是有历史的设计了,本身不新鲜。

但是YF-23上的这个整体翼面布局可能就有点意思了。

Paul.Metz 在他的书里把YF-23的这个翼面配置叫做“Closely Coupled design”,之前我从来没在其他地方听说过有人这么说YF-23的。

听上去是不是和“近距耦合鸭翼”有点像?

按照Metz的讲法确实如此,YF-23的主翼和尾翼翼面位置“距离如此之近”(原话),会在两者之间产生有利气动干扰。(尾翼40度V形造成的高度差估计也是考究过的)

具体的情况则没有太详细的说明。对我来说感觉YF-23的气动设计仍然有许多未知有待挖掘。


YF-23的这个V尾面积极大(达到主翼的48%),能够以很小的偏转量提供足够的pitch和yaw control power,相较于传统四尾配平阻力也小,所以Northrop看不大上TVC。

同时大V尾和庞大的机身后体提供了YF-23尾端巨大升力,作为高敏捷战斗机构型,YF-23可能是数一数二的高度静不安定度设计。

当然VLO需求是这个V尾设计出现的主要原因,这个本身没有太大争议。(可以往上追溯到Tacit Blue)

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