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歼-20少了这根“尖刺”你发现了吗?

2019-11-06 13:28:17   【浏览】2064


J -10b的L形皮托管

米格-29的鼻子上有长长的“尖刺”。

J -6鼻皮托管可以向上折叠。

歼-20在其前端缺少一个“尖刺”。

超音速战斗机米格-19把皮托管放在翼尖上。

MiG -21冲击锥

今年是新中国成立70周年。据国家新办公室称,今年的阅兵将安排一些先进武器装备首次亮相。如果先进的战斗机飞过天空,你不妨看看他们的皮托管。

超音速军用飞机的凉爽外形吸引了许多军事爱好者。它现在也几乎是最快的飞机。在超音速飞机的照片中,我们经常看到飞机前端有一个长长的“尖峰”,比如米格-29,而歼-20没有这个“尖峰”。这两种设计有什么不同?让我们从这个“尖峰”开始。

什么是“尖峰”?

这是什么“尖峰”?江湖上流传着许多传说:它是用来用刺刀与敌人作战的!还能防雷!打破音障取决于此!事实上,它没有那么神秘。这个“尖峰”的大名字是皮托管。

飞机可以飞向天空,这取决于机翼表面高速气流产生的压差。气流和飞机之间的相对速度是升力的决定性因素之一。这种相对速度称为“空速”,是飞行的一个重要参数。只有知道这个参数,我们才能知道当前的升力、阻力和其他数据,然后可靠地操纵飞机。皮托管负责测量空速。

皮托管由两个套接在一起的细管组成,其中一个与外界相通,获得当前环境的气压;面向风,感觉气流产生的总压力。两个细管之间的压力差导致波纹管变形或液柱高度差,这可以直观地指示当前空速。

那么为什么皮托管安装在飞行机头的一部分,形状像一个“长钉”?

这是因为在飞行中,机身周围的气流会被飞机“推开”,而这部分受飞机影响的气流并不反映真正的空速。为了测量未受影响的气流,皮托管通常放置在飞机的前部,并尽可能远离机身,这就是皮托管通常被制成长“尖状物”的原因。

谁对超音速负责?

然而,正是因为皮托管通常被放置在机器的前端,它具有强烈的存在感,并且几乎是“机器所必需的”,暴露率非常高,所以它的神秘传说才得以传播。

但事实上,皮托管的唯一功能是测量空速,正如我们之前所说的。

如果你想突破音障,以超音速飞行,皮托管解决不了这个问题。它要求发动机和飞机的整体空气动力学形状配合在一起。细长机身、后掠翼、超音速翼型等的设计是减小阻力的关键。如果你真的想说“突破音障”,你仍然需要一个敏锐的鼻子。

今天的新型战斗机采用了尖头设计,进气口位于两侧或腹部。尖头设计有利于减小阻力和超音速飞行。

然而,早期超音速战斗机也采用了机头进气的方法。鼻子又圆又钝,比如米格-21。这种鼻子阻力很大。它如何突破音障?

答案是这个锥在鼻子入口,它的名字是激波锥或入口锥,它可以破坏入口的激波。可以看出,与机头和激波锥的尺寸相比,皮托管太小,即使它是“有意”打破音障,它也是“无能为力的”!

"我应该在车里还是在车下?"

亚音速飞机通常把皮托管放在机翼或垂直尾翼的前缘,而超音速飞机通常把它们放在机头。

但是现在我们知道皮托管的真正功能,我们也知道这些设计程序不是不可违反的黄金法则,超音速飞机的皮托管不必放在机头处。在具体设计中,皮托管的位置有多种选择。对于同一类型的飞机,也有许多设备方法,这取决于要求。

皮托管作为一种机械装置,简单、可靠且价格低廉。即使在20世纪下半叶出现了新的电子测速设备,皮托管仍然处于稳定的位置。飞机通常需要配备至少两套皮托管装置,而电子测速设备通常仅用作备用。

但是随着战斗机的发展,机头皮托管变得越来越“碍事”。我们知道高空中的温度很低,而且有云和其他水蒸气。为了防止结冰故障,皮托管都由金属制成,用于加热和除冰。

金属皮托管给安装在机头的雷达带来了一些麻烦。一方面,金属材料反射雷达波,对雷达探测造成干扰,需要在机头安装额外的吸波材料。一方面,新型天线罩主要由复合材料制成,其强度不如金属体。如果皮托管继续安装在这里,很容易导致底座变形并影响测量精度。此外,今天战斗机的速度普遍提高,这也加剧了机头皮托管的颤动。

此外,对新型战斗机隐身性能的要求越来越高。为了减小飞机的雷达截面和提高隐身性能,飞机形状需要尽可能平滑,并且具有很少的尖角。长鼻皮托管显然非常不利于隐身。

结果,由于考虑了空气动力学、结构和隐身等各种性能,每个人都做了一些不同寻常的事情,皮托管被制成了各种形式。例如,f-18和J -10型号采用了在机头两侧安装多个L形皮托管的设计。经过算法校正后,L型皮托管也能保证较高的测量精度。

在海湾战争中成名的f-117a“夜鹰”亚音速隐形攻击机在其机头装有四个全向大气数据探头,集成了测量空速、侧滑角和迎角等多种功能。

f-35和J -20都采用嵌入式大气数据传感系统。这种压力测量方法采用压力传感器阵列加算法校正,只需要孔,不需要外部结构。

值得一提的是,尽管使用了嵌入式空气数据传感系统,但在试飞验证阶段,飞机通常会保留皮托管用于数据收集,如J -20原型。设置后,f -20皮托管被取消。

b-2轰炸机要求更高的隐身性能,它简单地放弃了传统的皮托管,在挡风玻璃前的机头安装了六套嵌入式空气数据传感器。

2008年,一架b-2轰炸机在美国军方关岛空军基地坠毁。原因是当地潮湿的气候导致飞机传感器故障,导致计算机提供的空速和高度数据出现严重误差,最终坠毁。

b-2的不平衡当然是坠机的原因之一,但这一事件也显示了依赖电脑带来的风险。电传和计算机仍然不能完全取代皮托管。


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