前掠翼技術

前掠翼是相對後掠翼而言的一種翼型，其梢弦在根弦的前面，左右翼俯視投影形成一個V字。前掠翼是和後掠翼同時提出的，兩者推遲激波產生的原理是完全相同，由於前掠翼上的展向流動指向翼根，大迎角飛行時氣流首先從機翼根部分離，從根本上克服了翼尖失速問題，因而低速性能好，可用升力大，機翼的氣動效率高。

基本介紹

• 中文名：前掠翼技術
• 類別：一種飛機翼型
• 對稱：後掠翼
• 特點：四分之一弦線前掠
• 優點：機翼在某些範圍內的氣動效率高

首次套用

1945年2月，德國容克斯公司首飛一種名為Ju-287的機翼前掠的四發噴氣轟炸機，在這架飛機上使用了前掠角為15°角的機翼，開創了前掠翼飛行器的先河。但前掠翼產生彎曲變形時會使外翼迎角增大，從而使外翼升力增大，造成機翼彎曲變形加劇，在一定（臨界）速度下，這種現象會形成惡性循環，直到使機翼折斷。為了提高臨界速度，需要付出增加結構重量等代價。所以，前掠翼雖和後掠翼同時提出，卻很少被採用。

前掠機翼技術是在第二次世界大戰時納粹德國的發展的，並首次在漢斯·沃克領導設計的Ju-287轟炸機上使用。1943年1月，美、英聯軍開始聯合對德國本土進行轟炸。1943年中，聯軍大量的P-51及加裝副油箱的P-47戰鬥機用於為轟炸機護航，德國空軍在對其攔截的空戰中，戰鬥機損失率驟然大增。在東線，1943年下半年庫爾斯克戰役結束後，德國空軍也喪失了制空權，遺留有20%的戰鬥機應付戰局，加上蘇聯空軍大量裝備拉-5和雅克-9戰鬥機，所以德空軍很難對蘇聯境內實施戰略轟炸。在這種背景下，希特勒就提出了研製一種“能超越盟軍任何一種戰鬥機”的轟炸機，Ju-287就這樣出籠了。

Ju-287在最初設計時採用的是後掠翼，但由於後掠翼使飛機在低速飛行時的穩定性較差，這必然會影響轟炸機的投彈精度。綜合考慮的結果，最終選擇了前掠翼。Ju-287共開發了三種型號，分別為v1，V2、V3。德軍戰敗後，蘇軍在漢斯·沃克小組的配合之下，在德國本土完成了V2的裝配工作，後又製造了V3型轟炸機，並於1945年夏進行了試飛。

JU-287

在Ju-287研製的同時，德國亨克爾公司設計了一種前掠翼飛機。即He-162D型，但沒有成功。

四大優勢

結構優勢

前掠翼結構可以保障機翼與機身之間更好地連線，並且合理地分配機翼和前起落翼所承受的壓力。這些優勢用其它方法很難達到或者不可能達到，它大大提高了飛機在機動時、尤其是在低速機動時的氣動性能。此外，前掠翼的結構設計，還可使飛機的內容積增大，為設定內部武器艙創造了條件，同時也大大提高了飛機的隱身性能。

機動優勢

前掠翼技術可使飛機在亞音速飛行時具有非常好的氣動性能，從而大大提高其在仰角狀態下的機動性。若前掠翼布局與推力矢量控制系統綜合使用，還可使其在空戰中更具優勢，其近距空戰機動能力將成倍地提高。

前掠翼在氣動方面有著獨特的優勢，它的升阻比高；能保證機翼與機身之間更好的連線；有利於起降；並且，它的最大好處在於機動性，這種優勢在亞音速範圍內最為明顯。如果將前掠翼布局與推力矢量控制系統綜合使用，飛機在空戰中更是如虎添翼。

起降優勢

與相同翼面積的後掠翼飛機相比，前掠翼飛機的升力更大，載重量增加30%，因而可縮小飛機機翼，降低飛機的迎面阻力和飛機結構重量；減少飛機配平阻力，加大飛機的亞音速航程；改善飛機低速操縱性能，縮短起飛著陸滑跑距離。據美國專家計算，F-16戰鬥機若使用前掠翼結構，可提高轉變角速度14%，提高作戰半徑34%，並將起飛著陸距離縮短35%。

可控優勢

使用前掠翼結構可以提高飛機低速度飛行時的可控性，並能在所有飛行狀態下提高空氣動力效能，降低失速速度，保證飛機不易進入螺旋，從而使飛機的安全可靠性大大提高。

不足

當然，前掠翼也並非十全十美。比如它技術複雜，對與之配套的相關技術要求比較高，氣動部件強度要求大，而且翼尖振顫的問題至今無法徹底解決。所以還是很少有戰鬥機採用這種布局。不過它畢竟代表了一種飛機的發展方向。

由於材料的制約，人類一直無法克服機翼前掠所帶來的“氣動彈性發散”問題，使得前掠翼的獨特優勢一直無法發揮，也因此，前掠翼一直無法得到廣泛的套用。直到20世紀70年代，複合材料機翼結構的套用，才使得前掠翼的發展柳暗花明。

完善

1947至1948年，蘇聯對LL-3前掠翼實驗機進行了測試，該機以火箭為動力，最大速度為1150公里/小時(0．95馬赫)。【穿音速】（未達音速0.8倍為次音速、音速0.8~1.2倍上下為穿音速、音速1.2~5倍為超音速、超過音速五倍以上為高超音速。 ）因為結構上的問題無法解決，在其後數十年間，蘇聯沒有什麼進展，美國也不例外。

進入20世紀70年代，兩項科研成果給前掠翼飛機的研究帶來了轉機，這就是複合材料技術的進步和機翼剛性分布計算機計算法的套用。前者為前掠翼提供了更輕、更強的結構，可使機翼在扭曲時不至於折斷，後者則使機翼在面臨離散效應時能夠只彎曲而不扭曲，這就解決了因機翼扭曲而造成的負面氣動效應問題。在此基礎上，蘇聯改進了以米格-23和蘇-27作為研究對象的前掠翼風洞模型設計，為進行前掠翼戰鬥機設計的蘇霍伊設計局提供了不少寶貴的試驗數據和經驗。同時，蘇霍伊設計局自己也製造了1架前掠翼滑翔試驗機，用以驗證大迎角飛行能力以及失速、螺旋等特性。試驗結果表明，前掠翼戰鬥機維持大迎角飛行的時間可達到蘇-27的3至4倍，而蘇-27則具有相當出色的大迎角飛行性能。

1970年代以後，出現了利用複合材料結構的彎扭變形耦合效應（即通過布置不同纖維方向鋪層）克服上述現象，同時由於變彎度技術、放寬靜穩定度技術和電傳操縱控制技術等的發展，前掠翼飛機遂又受到航空界的重視。1984年12月14日美國X-29A前掠翼驗證機首次升空。

X-29

美國在研製F-16時電曾提出了一個前掠翼方案。據他們估計，這種方案與F-16相比，其轉彎角速度可增加14%，作戰半徑可增大34%，起降距離可減少35%。1984年12月24日，美國格魯曼公司的X-29成功首飛，比較成功地解決了前掠翼飛機的“氣動彈性發散”問題，雖然它並沒有完全解決前掠翼在超音速時的發散問題，但它在航空基礎領域和先進技術方面做出了大量的積累，為美國航空的建設帶來了一筆寶貴的財富。

隨著材料技術的發展，剛度更高，質量更輕的材料必將能為解決前掠翼的“氣動彈性發散”問題奠定基礎，前掠翼也將會得到推廣、流行。

機型

S-37

S-37金雕的第一次露面是在1996年俄羅斯空軍的一次會議上。從這次會議所刊登的一張照片中，人們發現一架塗成黑色，帶有前掠翼、前置平尾、普通平尾、雙立尾的飛機模型，專家們據此推測出一些很難辨別的細節，繪出一張示意圖。於是在西方又掀起了新一輪對俄新型戰鬥機性能水平和作戰能力的分析報導熱潮。設計1997年這架飛機終於正式露面，蘇霍伊設計局聲稱這是俄空軍第五代戰機的技術驗證機，採用特別的前掠翼設計，以提高低速度飛行時的可控性，並能在所有飛行狀態下提高空氣動力效果。此外還採用三翼面、雙垂尾、前後全動式操縱面的氣動布局和推力矢量控制技術，機體廣泛採用了複合材料，具有良好的超音速巡骯、超機動性和隱身能力。影響S-37獨特的前掠翼設計給人留下很深刻的印象，它獨特的氣動外形也引起眾多爭議，正因為如此它才會在世界航空史上占有重要的地位。不過前掠翼戰機在中空亞音速時的氣動性能不好，這一點還有待於工程師的改進。（s-37是生產線實驗的編號，並非Su-37，該飛機既Su-47/蘇47）

生產商：俄羅斯蘇霍伊航空生產聯合體

類型：重型制空戰鬥機

重量：空重24000千克

最大起飛重量54000千克外形尺寸：機長22.6米，機高6.56米，翼展16.7米

性能數據：最大平飛速度2700千米/小時，實用升限1,8000米

蘇-47

採用三翼面、雙垂尾、前後全動式操縱面的氣動布局和推力矢量控制技術，機體廣泛採用了複合材料，具有良好的超音速巡航、超機動性和隱身能力。裝有兩台AL-41F推力矢量渦扇發動機，單台最大加力推力175千牛，推重比約為10。機長22.6米，機高6.4米，翼展16.7米，最大起飛重量34噸，最大速度2.1馬赫，升限18000米，最大航程3300公里。機載設備包括俄制最先進的數位化多信道設備、自動化綜合指揮系統、組合導航系統及新一代的乘員生命保障和彈射綜合系統。裝備先進的雷達，使用了帶有電視、熱紅外、雷射設備的光學雷達及後視雷達。機內武器艙可攜帶超遠程空空飛彈和遠程空空飛彈，包括KS-172飛彈，這種二級飛彈可以達到高超音速，裝備複合制導系統，能夠打擊400公里外的空中目標。也可攜帶空對地突擊武器，同時保留了30毫米機炮。

“金雕”Su--47（蘇-47）基本數據：

長： 22.60米

翼展：16.70米

起飛全重：24噸

最大速度：1.6馬赫

最大過載：超過蘇-27的9G

建造材料：13%的重量採用複合材料，鋁合金及鈦合金

該飛機方案無疾而終，軍方認為該飛機“無法適應2010年以後的空戰” 。

T-50的試飛進一步證明了該說法。