问题

可变后掠翼的飞机,机翼挂架下挂载东西后,变后掠翼的时候挂架会不会随动?

回答
可变后掠翼飞机,机翼挂架上挂载了导弹、炸弹或者副油箱这类东西之后,进行机翼后掠角度调整的时候,这些挂架,也就是我们常说的“派龙”,会不会跟着一起动,这是个很有意思的问题,也是设计上需要仔细权衡的重点。

答案是:大部分情况下,挂架(派龙)是会随动,但这个随动的过程和方式,以及它是否能无限制地随动,是经过精心设计的,并且受到不少因素的制约。

我们来拆开来讲讲:

1. 为什么挂架要设计成随动?

可变后掠翼的核心优势在于通过改变机翼的后掠角度来优化飞机在不同速度下的气动性能。

高速飞行时: 机翼后掠角度增大,能够显著减小翼展方向上的马赫数,从而推迟激波的形成,降低跨音速和超音速阻力,提高飞机的穿音速性能和超音速巡航能力。
低速飞行时: 机翼后掠角度减小(接近展弦比更大的前掠状态),可以增大翼展,提高升力系数,改善起降性能、低速机动性和航程。

如果挂载的武器或副油箱挂架是固定不动的,那么在改变机翼后掠角度时,这些外挂物就会相对于气流以一个不理想的角度存在。想想看,在高速飞行时,一个垂直朝下的挂架会产生巨大的额外阻力,而且可能导致不稳定的气动干扰。在低速时,一个过于后掠的挂架也会影响升力。

因此,为了最大限度地发挥可变后掠翼的优势,并确保外挂物的气动效率和稳定性,设计成随动是更合理的选择。 这样可以使得外挂物在不同后掠角下,尽可能地与机翼保持一个相对一致的迎角和相对气流方向。

2. 挂架是如何实现随动的?

实现随动,设计者们通常会采用以下几种方式,或者组合使用:

机械联动系统: 这是最常见也是最直接的方式。机翼主体的后掠机构(通常是一个或多个大型的枢轴和传动装置)会带动一个复杂的机械联动机构。这个机构通过连杆、齿轮、滑槽等精密部件,将机翼主体后掠的运动“翻译”成挂架沿特定轨迹运动的指令。

想象一下: 机翼向后旋转时,一根连杆通过一个曲柄或者滑槽,带动挂架沿着一个弧形或者特定的路径向前或向后移动,同时根据机翼的后掠角度调整挂架自身的姿态。
精确设计是关键: 这个联动系统需要极其精确地计算和设计。因为挂架不仅仅是跟着转动,它可能还需要沿着机翼长度方向做一定程度的伸缩或偏转,以适应不同后掠角下机翼表面的变化和外挂物的气动需求。

液压或电动驱动: 在一些更先进的设计中,为了减轻机械联动系统的重量和复杂性,或者为了实现更精细的控制,可能会在挂架派龙的根部集成独立的液压缸或电动伺服电机。这些驱动装置会接收来自飞机主控计算机的信号,根据当前的机翼后掠角度和飞行状态,主动调整挂架的位置和角度。

优点: 更灵活的控制,可能更易于维护,减少了复杂的机械传动链。
挑战: 需要额外的动力源(液压管路或电源线),以及更复杂的电控系统。

集成式设计: 许多情况下,挂架本身就是为可变后掠翼设计的整体结构的一部分。这意味着挂架的结构和转动轴心是与机翼后掠机构同步考虑的,它们是一个协同工作的整体。挂架的安装点和枢轴点会与机翼主体后掠的关键点紧密关联。

3. 随动过程的特点与限制:

虽然设计成随动,但这个过程并不是无限自由的,也不是所有挂架都以相同方式随动:

固定轨迹: 派龙的运动通常是被限制在一个预设的轨迹上的。这个轨迹是根据空气动力学计算和风洞试验确定的,以保证在外挂物与机翼之间产生最小的负面气动干扰,并保持外挂物相对气流的最佳状态。
并非始终与机翼平行: 需要注意的是,挂架并不一定总是完全与机翼平行。在某些情况下,为了更好的气动性能,派龙在不同后掠角下,其自身相对机翼表面的角度可能会有细微的调整,但这种调整是受控的,是为了优化整体气动效果。
受外挂物类型限制: 挂架的设计和随动机构会考虑到挂载物的类型。例如,导弹和副油箱的尺寸、重量、气动外形都不同,它们对随动机构的要求也会有所差异。设计时会考虑最常见的挂载配置。
重量和复杂性增加: 随动机构无疑会增加飞机的结构重量、机械复杂性以及维护难度。这是设计上的一个权衡。并不是所有飞机都选择可变后掠翼,因为它在结构和维护上都比固定翼复杂得多。
有限的运动范围: 挂架的随动范围,即它能移动的最大角度或距离,也是经过计算和限制的。这个范围足够满足飞机从最舒展的后掠角到最收敛的后掠角之间的需求。
集成到翼梢的挂架: 有些飞机(如一些早期的概念机或者特定设计)甚至会把挂架设计在机翼的翼梢或者机翼末端的一部分,这部分结构本身就包含在机翼后掠的过程中。

举个例子(虽然是虚构,但能说明原理):

想象一架可变后掠翼飞机,比如一些大家熟知的米格23、米格27、图160,或者一些西方的“战斧”计划中的一些机型。当飞行员选择增大机翼后掠角时,机翼主体是向后旋转的。与其相连的挂架派龙,可能会沿着机翼前缘或后缘的一个特定“滑槽”向前移动一小段距离,并且可能同时轻微地向下倾斜一点点。这个复杂的协调运动,就是为了让挂载的导弹在高速飞行时,其弹体相对于来流的角度尽可能减小阻力。反之,当机翼展开时,挂架也做出相应的调整。

总结来说:

在可变后掠翼飞机上,机翼挂架(派龙)在进行后掠角度调整时,绝大多数情况下会随动。这是为了优化外挂物的气动性能,减小阻力,并保证飞机的整体稳定性。这种随动是通过精密的机械联动系统、液压/电动伺服装置,或者将挂架设计为机翼后掠机构一部分来实现的。虽然随动,但其运动轨迹和范围是经过严格控制和设计的,以达到最佳的气动效果,而不是无限自由的。这是一个体现了航空工程在复杂机构协同设计上的高超技艺的范例。

网友意见

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上面某个老兄打了那么多字,可惜错了好多

F-111机翼下有有6个挂架,其中内侧4个可以随动,外侧2个不能随动,而且一般是挂副油箱

狂风可以随动

Su-17/22机翼下的不能动,也是挂油箱

Su-24机翼下的可以动

MiG-27机翼下有挂架不能动,但可以挂小当量炸弹

其他的机翼下没有挂架

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查了维基,是8个,是我搞错了

但目前看到的所有作战任务都是携带6挂架,初期研制也是6挂架,不清楚维基这么说的理由是什么

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