现代战斗机的变形机构与相关动漫作品f14动漫作品后掠翼后掠角战斗机隐身战机飞机飞行

F-14的巡航形态,此时飞机机翼处于后掠角居中,此时的形态就跟太空堡垒变型战斗机的守护神状态一样,处于一种高机动高速度的状态,这时飞机既有机动也能兼顾速度,是最常用的一种形态。

最大后掠角状态

后掠角最大时的F-14,这时候为了追求速度,飞机会把机翼折叠到尾部,整体形成一个箭头形状,犹如高速俯冲的雄鹰一般。这时候飞机的阻力最小,往往是进行高速突防或者追击敌机的时候才用这种形态,上图可以看见飞机此时已经突破了音障,并在机身周围形成了伞状的云雾。

以上形态虽然炫酷,但是也不是完美无缺的首先是机翼转动的机构复杂,重量大;活动外翼的载荷全部集中在枢轴上,容易造成材料的疲劳。此外,还要有一套强有力的驱动装置,在飞行中能快速地改变后掠角;如果活动外翼下有外挂物(副油箱、导弹或炸弹),还需要一套协调机构,使它们在机翼改变后掠角过程中始终保持顺气流方向。

变后掠翼由于结构复杂引申出很多问题。为了支持机翼后掠角的可变,机翼必须由可变动机构组成。增加了机身重量,机翼悬挂点减少,负载减少,灵活度减少。增加了机构的复杂度与固件的数量,可靠性成几何倍数的降低,同时生产复杂度和维护费用成几何倍数的增加,从而造成成本增加。

因此美国在2006年退役了全部的F14战斗机,改用F/A-18大黄蜂战斗机代替雄猫执行任务。雄猫的退役并不是说它的性能落后了,而是苏联解体后美国找不到对手,一直用这种昂贵的战斗机太浪费,俗话说地主家也没余粮啊,因此忍痛把这些贵族老爷请下了马,换成皮实好用又经济的塑料虫了。

说到飞机的变形机构,还有一种机翼变形与众不同,就是机翼的外侧向下折叠。就是下面这款号称是“女武神”的轰炸机,也就是美国的XB-70轰炸机。它机身修长,外形科幻前卫,所以这款战机在美苏冷战时期,也被称为是超时代产物和黑科技的代表。

XB-70轰炸机

XB-70轰炸机高速飞行状态

为什么这款飞机的机翼要向下折叠呢?道理其实跟雄猫的后掠变形差不多,一是为了减少迎风阻力提高高速性能,二是折叠向下的机翼还能够起到方向舵的作用,能够提高飞机的稳定性,毕竟女武神是一款重型轰炸机,有着六台硕大的发动机,可以用三倍音速的速度进行巡航。而XB-70轰炸机处于3马赫状态时,前置鸭翼无法抵消升力中心后移所产生的力矩,此时就必须使主翼翼尖向下弯折,以增加其俯仰和方向的安定性。而这样的设计,能够抵消因高速飞行主翼升力中心后移时,机鼻向下的趋势。但是这种设计也存在着不足,这样会增加操纵系统的危险复杂性。

女武神的发动机

协和飞机飞行状态

协和飞机准备降落时机头状态

协和飞机降落后下垂的机头

协和式飞机由于机头过于细长,飞行员在起降时由于高仰角导致视线会被机头挡住,同时为了改善起降视野,机头设计成可下垂式,在起降时下垂一定的角度,可以往下调5至12度,以便飞机在起飞和降落时,飞行员获得极好的视野,巡航时则转到正常状态。不过庞大的机头角度调整设备占用了飞机的宝贵重量与空间。与之类似的是前苏联也研制了一款超音速客机图144,机头的构造与协和式客机如出一辙。这种机头变形机构使得飞机就像老鹰的勾状尖喙一样充满了一种神秘感。

协和飞机起飞状态

图一144,与协和的区别就是机头有小翼

另外一种关于垂直起降飞机的变形方式,就是发动机尾喷管的变形,这种飞机可以利用一套扭转装置,把三节虾米腰拼成的直筒型的尾喷管转为90度垂直往下,从而改变发动机气流方向,实现垂直起降。典型的就是F-35和米格141垂直起降战斗机。

垂直起降状态

垂直降落状态

短距滑跃起飞状态

F35发动机尾喷管动作

最后还有一种飞机上的简单变形装置要说一下,就是飞机发动机的反推装置。反推发动机就是靠改变外涵道或尾喷口的喷气方向,减少向后喷射的气体量来达到辅助减速的效果。

反推发动机

反推装置工作状态

另一种发动机反推装置

以上就是现今飞机中代表性的变形装置了,要实现《太空堡垒》中那种变形还很遥远,当然也许不久之后人类的科技就能够得到突破,在材料、动力、能源上取得飞跃式的发展后,那么这种变形飞机也就有可能出现,让我们的后代子孙努力吧!

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