后掠翼飞机的发展过程是怎样的?

第一架前掠翼飞机是德国制造的勇克JU-287大型喷气式轰炸机,出现在第二次世界大战中。其最大飞行速度为810 km/h,比当时任何螺旋桨飞机都要快得多。有人认为这种飞机的试飞成功是高速飞机设计的革命性突破。但奇怪的是,在飞行中发现铝合金前掠翼的严重颤振和翼尖扭曲成为其致命弱点,于是该型飞机的研制被搁置。

20世纪80年代,随着复合材料和控制技术的进步,前掠翼飞机卷土重来,重新发展。美国格鲁曼公司研制了两架X-29A前掠翼验证机。机翼采用碳纤维复合材料,蒙皮采用特殊的铺层方式,解决了这一关键问题。在爱德华空军基地试飞时,发现这种飞机升力增加30% ~ 40%,阻力下降10% ~ 20%,重量下降25%左右,飞行速度达到1.5倍音速,取得了惊人的成绩,因此被列为未来战斗机最有希望的方案之一。

现在,美国计划将X-29A验证机的测试结果应用到先进技术战斗机的方案中,开始研发具有实战能力的前掠翼战斗机。他们提出了很多方案,其中最有特色的是前掠双垂尾布局。这种战斗机在大机动飞行时,垂尾前方的气流正好与其前缘垂直。这样方向舵会达到非常好的气动效果,横向机动性会大大增强。当然,发动机的转向喷嘴也可以帮助纵向和横向控制,更加灵活。

后掠翼飞机对人们来说并不陌生。一些早期的亚音速战斗机也采用后掠翼来提高性能,美国在20世纪40年代初成功研制的XP-55战斗机就是一个典型。现役超音速战斗机机翼后掠,引人注目的美国F-16和俄罗斯米格-29战斗机采用大后掠角边条翼和三角翼组合的布局,大大改善了其气动特性。

二战末期,美国从德国法西斯手中缴获大量国防机密情报,发现梅塞施米特正在设计P-1101可变后掠翼战斗机。这种设计可以把平翼变成后掠翼,把后掠翼变成平翼,引起了美国空军的高度重视,决定制作样机进行测试。1948年,贝尔公司承担了研制任务,样机命名为X-5可变后掠翼研究机。

1951年,首架可变后掠翼飞机试飞成功。1964年,美国F-111可变后掠翼战斗机问世,在世界上引起了轰动。此后,世界各国的飞机设计师纷纷效仿,十余种先进的可变后掠翼战斗机和轰炸机投入服役。如美国的F-14、俄罗斯的米格-23、米格-27、苏-27等战机;美国B-1,俄罗斯“海盗旗”等超音速战略轰炸机。

可变后掠翼飞机的机翼在高速飞行时变成大后掠角,因此飞机阻力小,加速性能好,抗阵风能力强;在起降和低速飞行时,机翼转直,后掠角小,使飞机续航时间更长,经济性能更好,起降距离更短,更安全,从而成为现代战斗机和轰炸机设计中的重要措施。

X翼飞机的计划由来已久。美国对此也做了很多研究,但美国航天公司在80年代末提出的带X翼的新型战斗机方案很奇怪。

这架飞机的机翼呈X形,前掠后掠,像一只大蝙蝠。飞机机身较短,进气道和发动机安装在腰部,喷管位于X翼后缘交点。发动机的喷流诱导出从机翼表面向后的强大气流,不仅带走了前掠翼和边条翼交汇处形成的湍流,还产生了可以大大提高机翼升力的环流。估计这种飞机的机动性极其优越。

美国西科斯基公司提出了直升机与X翼飞机结合的新方案,用X翼进行了进一步的改装试验。规划的飞机性能强,能在各种飞行条件下达到最佳飞行状态。人们期待着这种新型飞机的出现。