来历:科学大院
超音速军用飞机炫酷的外形令许多军迷入神,也差不多是现在速度最快的航空器。在超音速飞机的图片中,咱们常常能看到飞机的机头部位有一根长长的“尖刺”,比方下图这架米格-29;而歼-20的机头却少了这根“尖刺”。这两种规划的差异在哪里呢?咱们要先从这根“尖刺”是什么说起。
注意到机头的“尖刺”了吗?(图片来历:pixabay.com)
歼-20(图片来历:微博@空军发布)
“尖刺”是什么?
这根“尖刺”是什么?江湖上流传着许多关于它的传说:
(图片来历:网络,作者有加工)
咳咳……其实没有那么玄幻,这根“尖刺”的大名叫空速管。
飞机能够飞上天,依托的是流过机翼外表的高速气流发生的压力差,气流与飞机相对速度的巨细是升力的决定性要素之一。这个相对速度叫做“空速”,是飞翔的重要参数,知道这个参数才干知道当时的升力、阻力等数据,从而牢靠地操作飞翔器。空速管承当的便是丈量空速的重要工作。
空速管由两个套在一同的细管组成,一个与外界连通,取得当时环境的气压;一个直直地迎着风,感知气流吹来形成的总压。两个细管间的压力差形成膜盒变形或液柱高差,就能具象地指示出当时的空速。
那为什么空速管要装置在飞机头的部分,又被做成“尖刺”的形状呢?
这是由于在飞翔中,机身周围的气流会被飞机“推开”,这部分遭到飞机影响的气流并不能体现出真实的空速。为了丈量到不受影响的气流,空速管一般被放置在飞机的前端,并尽量脱离机体一段距离,这便是空速管常被做成长长的“尖刺”状的原因。
超音速是谁的劳绩?
但正是由于空速管一般被放在机鼻这个存在感极强的方位,并且简直“机机必备”,出镜率极高,关于它的谜之传说也就流传开来了。
但其实空速管的仅有效果便是咱们前面说的,丈量空速。
要想打破音障进行超音速飞翔,可不是空速管能处理的问题,它需求发动机和飞机全体气动外形一同合作,细长机身、后掠翼、超音速翼型等规划才是下降阻力的要害。要真说“打破音障”,仍是要靠尖尖的机头。
尖机头,细长机身,三角翼,超音速妥妥的!(图片来历:pixabay.com)
现在的新式战斗机现已选用尖头规划,进气道放在两边或腹部,尖头有利于减小阻力,进行超音速飞翔。
但前期的超音速战斗机还采纳机头进气的办法,机头圆钝,比方下图这架米格-21,这种机头阻力较大,它怎么打破音障呢?
激波锥(图片来历:pixabay.com)
答案便是机头进气道内的这个锥形,它的名字叫激波锥或许进气锥,能够损坏进气道处的激波。能够看到,相较于机头和激波锥的尺度,空速管实在太小了,即便它“有心”破除音障也“无力”啊!
空速管:我应该在车里仍是在车底
亚音速飞机一般把空速管放在机翼或许垂尾前缘,超音速飞机则一般放在机鼻方位。
可是已然知道了空速管的真实效果,咱们也就知道,这些规划套路并不是不行违反的金科玉律,超音速飞机的空速管并不是有必要放在机鼻方位。在详细的规划中,空速管的方位有许多挑选,对同一机型来说,也有多种装备办法,依照需求而定。
亚音速战斗机F-86的空速管装置在翼尖(图片来历:pixabay.com)
最早的超音速战斗机之一F-100D,空速管放在机头下,这个方位答应空速管有较长的长度,可是会很重,在地上也很不便利(图片来历:维基百科)
这架超音速战斗机米格-19将空速管放在了翼尖(图片来历:《Mikoyan MiG-19:Famous Russian Aircraft》,Gordon, Yefim)
歼-6的机头空速管能够向上折叠(图片来历:新华社)
作为一种机械设备,空速管简洁牢靠,物美价廉,即便在二十世纪后半叶呈现了新式的电子测速设备,空速管的位置依然安定,一架飞机一般要装备至少两套空速管设备,电子测速设备则一般仅作为备用。
可是跟着战斗机的开展,机头空速管变得越来越“妨碍”了。咱们知道,高空中气温很低,还有云团等水汽。为了避免结冰失灵,空速管都是金属原料,以便加热除冰。金属原料的空速管给装置在机头的雷达带来了一些费事,一方面是金属原料反射雷达波,给雷达勘探形成搅扰,需求在机头内装置额定的吸波资料;一方面是新式的机头雷达罩大多选用复合资料一次成型,强度不如金属机体,空速管持续装置在这里的话,简单引起基座变形,影响丈量精度。并且,当今战斗机速度普遍提高,这一点也加重了机头空速管的颤振。
除此之外,新式战机对隐身功用的要求也越来越高。为了减小飞机的雷达反射截面,以增强隐身功用,飞机外形需求尽可能地滑润、少尖角,长长的机头空速管明显对隐身十分晦气。
所以,出于气动、结构、隐身等各种功用的考虑,我们各出奇招,空速管被做成了各种形状。比方F-18和歼-10等机型都选用了在机头两边装置多个L型空速管的规划。通过算法批改,L型空速管也能确保较高的丈量精度。
F-18机头左前方的L型空速管(图片来历:pixabay.com)
歼-10B的L型空速管(图片来历:央广军事微博)
在海湾战争中一战成名的F-117A“夜鹰”亚音速隐身攻击机,在机头装备了四个全向大气数据探管,整合了丈量空速、侧滑角、迎角等等多种功用。
F-117A(图片来历:维基百科)
空速管需求精心呵护避免异物进入,在地上的时分要用保护套罩住,这架F-117A机头的四个空速管就被罩起来了(图片来历:维基百科)
F-35和歼-20都选用了嵌入式大气数据传感体系,这种测压办法运用压力传感器阵列加上算法批改,只需求开孔,而不需求装置外置的结构。
值得一提的是,虽然运用了嵌入式大气数据传感体系,在试飞验证阶段飞机一般仍要保存空速管,用于搜集数据,比方歼-20的原型机;在定型之后,歼-20的空速管就撤销掉了。
歼-20的机头特写(图片来历微博@空军发布)
B-2轰炸机的机头(图片来历:pixabay.com)
对隐身功用要求更高的B-2轰炸机爽性放弃了传统的空速管,在风挡前方的机头部位装置了6组嵌入式大气数据传感器。
2008年,一架B-2轰炸机在美军的关岛空军基地坠毁,原因是当地的湿润气候导致飞机传感器毛病,使得计算机供给的空速和高度数据严重错误,终究撞地坠毁。B-2较差的平衡性当然也是坠毁原因之一,但此次事情也显现了对计算机的依靠给飞机带来的危险,电传和计算机依然不能彻底替代空速管的效果。
本年是新中国建立70周年,据国新办音讯称,本年的阅兵式将组织部分先进武器装备初次露脸,如果有先进战机掠过漫空,我们无妨调查下它们的空速管呀。