為什么中國的戰(zhàn)斗機(jī)背部有一條隆起,西方的戰(zhàn)斗機(jī)背部沒有?:這個(gè)是脊背,早期可以加強(qiáng)機(jī)身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,現(xiàn)在主要容納電纜電線這個(gè)東西學(xué)術(shù)上叫做脊背,早期戰(zhàn)斗機(jī)
這個(gè)東西學(xué)術(shù)上叫做脊背,早期戰(zhàn)斗機(jī)常用脊背作為加強(qiáng)肋,增強(qiáng)機(jī)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,早期戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)采用偏軟式設(shè)計(jì),用脊背加強(qiáng)肋作為補(bǔ)強(qiáng),這樣可以節(jié)省結(jié)構(gòu)重量。但從第三代戰(zhàn)斗機(jī)開始,由于速度和機(jī)動(dòng)性能增強(qiáng),機(jī)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求很高,脊背作為加強(qiáng)肋的作用意義已經(jīng)不大。但是這個(gè)位置,風(fēng)阻最小,前面有座艙蓋擋住,后面又有垂尾的尾撐吃風(fēng)阻,所以這個(gè)位置增加的阻力最小。
殲-7的脊背是比較明顯的,他是作為油箱而存在,米格-21/殲-7非常緊湊,并且機(jī)頭進(jìn)氣擠占機(jī)內(nèi)空間,必須要充分利用空間,也就擠占這個(gè)位置作為布置油箱。
在殲-10上脊背就小了很多,殲-10的脊背主要是用來布置電纜和數(shù)據(jù)線的,傳輸電力和數(shù)據(jù),這個(gè)位置正好是飛機(jī)的正中線,可以比較方便的布線到機(jī)身各處,并且利于維護(hù)和檢測(cè),相當(dāng)于DIY裝機(jī)的主板背線。
雙座型殲-10S的脊背就要大的多,原因在于后座駕駛員擠占了機(jī)內(nèi)空間,部分設(shè)備就要被迫移到脊背那里去,因?yàn)榧痈吣抢镌黾拥淖枇ψ钚 ?/p>
另外把西方這兩個(gè)字去掉,這是歐洲臺(tái)風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī),人家的脊背明顯要比殲-10大多了
這是法國的陣風(fēng),大家紛紛表示單垂尾戰(zhàn)斗機(jī)不設(shè)計(jì)點(diǎn)脊背完全是S13
最后我來告訴你為什么美國人不設(shè)計(jì)脊背,原因就在這里,美軍是硬管加油技術(shù),背部中間是硬管加油口,你在這里布置電纜和數(shù)據(jù)線,萬一加油機(jī)加油探頭戳歪了戳破了,那戰(zhàn)斗機(jī)不是直接來個(gè)自由落體?
所以F-16相當(dāng)別扭的一點(diǎn),中間塌下去,尾撐又特別大用來容納設(shè)備,這種設(shè)計(jì)還真不如直接脊背通下去
現(xiàn)在F-16的美軍訂單早已沒有了,洛馬也承接海外客戶的私人定制要求,所以很多國家新訂購的F-16也是直接脊背通下去,而且脊背做的相當(dāng)過分和夸張,以滿足越來越多電子設(shè)備的安裝需求,這是波蘭的F-16D。
這是以色列的F-16I
國產(chǎn)戰(zhàn)斗機(jī),比如“飛豹”、殲-7、殲-8、殲-10上可以看到一根很明顯的,由座艙蓋尾部延伸到垂直尾翼前端的隆起,專業(yè)術(shù)語叫背鰭,材料一般采用玻璃纖維。
背鰭的作用很大,可以有效改善座艙蓋尾部的流線型用以減阻,增加機(jī)身后部側(cè)向投影面積,后移側(cè)力中心,還可以加強(qiáng)機(jī)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
特別是戰(zhàn)斗機(jī)在高空高速飛行時(shí),航向靜穩(wěn)定性、空氣動(dòng)力阻尼力矩的均值會(huì)大幅度下降,易導(dǎo)致“慣性交感”出現(xiàn),使戰(zhàn)斗機(jī)在高滾轉(zhuǎn)速率狀態(tài)下完全失穩(wěn)難以改出,最后釀成機(jī)毀人亡的慘劇。增大背鰭恰恰能增加阻尼力矩,增強(qiáng)航向穩(wěn)定性。
蘇聯(lián)空軍的米格-9戰(zhàn)斗機(jī)早期版本的背鰭比較小,且尚未找到因此釀成事故的相關(guān)資料,但為了保險(xiǎn)起見,米格-9后期的背鰭體積明顯更大。
背鰭內(nèi)部還能容納各種電纜和數(shù)據(jù)線,負(fù)責(zé)整機(jī)電力和數(shù)據(jù)的傳輸,因背鰭處于戰(zhàn)機(jī)正中線,方便線纜分布到機(jī)身其他部位,便于維護(hù)保養(yǎng)。更大一點(diǎn)的背鰭還能容納多余的內(nèi)油。
比如殲-10單座戰(zhàn)斗機(jī)就有背鰭,但較殲-7/8明顯要小,而雙座版的殲-10背鰭就明顯增大,因?yàn)樵鲈O(shè)的后座飛行員擠占了戰(zhàn)機(jī)空間,部分設(shè)備和線纜不得不后挪到背鰭里。
西方戰(zhàn)斗機(jī)也有背鰭,比如美國的F/A-18“大黃蜂”戰(zhàn)斗機(jī)、歐洲的“臺(tái)風(fēng)” EF-2000戰(zhàn)斗機(jī)、法國的“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)、瑞典的SAAB JAS-39“鷹獅”戰(zhàn)斗機(jī)的背鰭都比較明顯。
因此不論是西方國家還是中國,依靠背鰭來減阻、布線、增強(qiáng)航向穩(wěn)定性和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的方法都是一樣的。
我國的戰(zhàn)機(jī)背部隆起不是每款戰(zhàn)機(jī)都這樣,只有殲10脊背的隆起脊椎比較小,感覺有點(diǎn)突兀,顯得不夠自然。
下圖殲轟七的脊背隆起比較圓滑
下圖法國陣風(fēng)戰(zhàn)機(jī)不是一樣有嗎?
下圖美國FA-18“大黃蜂”不是一樣隆起背部嗎?
下圖英國“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)不是一樣有隆起背部嗎?
飛機(jī)背部脊椎是整體結(jié)構(gòu)的主骨架部分,是整體機(jī)身最大承重的主軸。
殲10是單發(fā)戰(zhàn)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口到尾噴口貫穿著整個(gè)機(jī)身,使它背部軸骨架不能做得太大,但是,要保證它的機(jī)背結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,背部軸線就必須加厚骨架來增加脊背強(qiáng)度。脊背加厚還可以利用這個(gè)位置來布設(shè)線管,一舉兩得。
三代機(jī)對(duì)氣動(dòng)外形的隱身要求并不高,關(guān)鍵在于整體性能,F(xiàn)在隱身戰(zhàn)機(jī)都已經(jīng)在不斷量產(chǎn)中,將來的作戰(zhàn)方式已經(jīng)用不上三代機(jī)去突擊,只是作為后備力量和輔助力量來使用。
總的來看,飛機(jī)脊背的作用,一個(gè)是結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)的需要,另一個(gè)是對(duì)方向安定性起到一定作用。至于機(jī)載設(shè)備,由于脊背相對(duì)來說非常窄,除了個(gè)別天線外,一般不會(huì)把機(jī)載設(shè)備安裝在這個(gè)位置。
國產(chǎn)戰(zhàn)斗機(jī)里,機(jī)身脊背最明顯的是殲-7。殲-7戰(zhàn)斗機(jī)的脊背里主要是容納平尾和垂尾的操縱連桿,就是連接平尾、方向舵與操縱桿和腳蹬的機(jī)構(gòu),殲-6、殲-8的脊背也與之類似。類似這樣的第二代戰(zhàn)斗機(jī)的后機(jī)身實(shí)際上就是一個(gè)大洞,要容納發(fā)動(dòng)機(jī),但是機(jī)身后方的方向舵、平尾又需要通過連桿與機(jī)身前部駕駛艙內(nèi)的操縱桿連接,這一連串的連桿就是從操縱桿底部開始,繞過座椅下部和背部,從機(jī)身脊背里穿過,一直延伸到后機(jī)身。
但殲-7III的脊背明顯加大,主要是除了容納連桿外,在脊背上還增加了油箱。
實(shí)際上脊背里并沒有縱向的大型承力件,因此對(duì)增加機(jī)身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的作用是很有限的。
殲-7的小脊背
殲-7III的脊背顯得特別大
殲-7操縱系統(tǒng)示意圖
殲-10以后的第三代戰(zhàn)斗機(jī),由于采用了電傳操縱系統(tǒng),駕駛桿并不與舵面直接連接,因此脊背里容納的是電傳系統(tǒng)的電纜連線,相對(duì)殲-7來說要小得多。但雙座型殲-10由于前機(jī)身增大了座艙,對(duì)方向安定性有一定的破壞,為了改善飛機(jī)的方向安定性,也相應(yīng)增大了脊背。
一般來說機(jī)載設(shè)備在脊背里安裝的很少,即使是天線,也只是天線及其底座,相應(yīng)的處理設(shè)備并不在脊背里。
那個(gè)叫飛機(jī)的背鰭。是為了改善飛機(jī)流線外形而設(shè)計(jì)的,同時(shí)還能改善飛機(jī)的飛行穩(wěn)定性。背鰭里面可以安裝各種設(shè)備,包括油箱。
這個(gè)設(shè)計(jì)可不是只有中國飛機(jī)才有的。蘇聯(lián)飛機(jī)、美國飛機(jī)都有。
美國F100戰(zhàn)斗機(jī)的背鰭
蘇聯(lián)米格-21戰(zhàn)斗機(jī)的背鰭
飛機(jī)脊背是一種比較常見的設(shè)計(jì),屬于設(shè)計(jì)習(xí)慣,其實(shí)并不應(yīng)該強(qiáng)行區(qū)分中國和西方。
比如發(fā)財(cái)1號(hào)戰(zhàn)機(jī),它的脊背有點(diǎn)鼓,可能這就是題主說的“背部隆起”。
但我們仔細(xì)看看就會(huì)明白,這條背脊并沒有那么簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)這樣一道隆起,顯然是綜合考慮了流體氣動(dòng)、機(jī)身結(jié)構(gòu)、維護(hù)方便等多方面內(nèi)容的。
其實(shí)現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)的背脊早就只是個(gè)修型了,加強(qiáng)的作用很小,內(nèi)部主要作為飛機(jī)的傳導(dǎo)中軸使用,為傳感器、纜線、傳動(dòng)桿、管路傳輸、液壓筒等提供空間。
畢竟噴氣式飛機(jī)的機(jī)身中部都被巨大的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)和相關(guān)結(jié)構(gòu)占領(lǐng),不設(shè)立個(gè)脊背,就得換用其它的方式將部件塞進(jìn)去,這是不利于機(jī)體的整合與維護(hù)管理的。
這就好比城市地下開了個(gè)綜合地下道,排污、天然氣、電線、通信全都從里面走,比各自為政的分散布置更容易。
所以,我們?cè)谥匦蛻?zhàn)斗機(jī)上很少看到這種布局,重型機(jī)多采用雙發(fā)設(shè)計(jì),機(jī)身空余空間較多,再加上背部減速板等設(shè)計(jì),以及雙尾翼等傳動(dòng)布置,當(dāng)然很難見到背脊。
像上圖的法國幻影戰(zhàn)機(jī),它的背脊非常明顯,我們從機(jī)身布局也能看出來,總不能讓機(jī)身的中脊線路與發(fā)動(dòng)機(jī)搶地方吧?
這張臺(tái)風(fēng)戰(zhàn)機(jī)的透視圖可以很直觀的看到結(jié)構(gòu)情況,背脊仿佛人的脊柱,負(fù)擔(dān)了盛放主神經(jīng)的作用,碩大的發(fā)動(dòng)機(jī)在下方占據(jù)了幾乎整個(gè)后管。
再放個(gè)臺(tái)風(fēng)戰(zhàn)機(jī)的實(shí)物圖,他這背脊可不比發(fā)財(cái)1號(hào)的小。
臺(tái)風(fēng)的兄弟陣風(fēng)戰(zhàn)機(jī)也是如此,背脊非常寬厚明顯,哪怕這兩款戰(zhàn)機(jī)都是雙發(fā),中型機(jī)的身板也沒給其留出太多空間。
這張美國F4“鬼怪”戰(zhàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖可能更具表達(dá)力一些,我們可以看到背部充滿了電纜。
SU-27其實(shí)也不例外,動(dòng)物有脊柱貫通神經(jīng),飛機(jī)靠脊背貫通神經(jīng),避免不了的。
仔細(xì)看F-35也有,只是美國戰(zhàn)斗機(jī)多有個(gè)特征——背部硬管受油,所以背部就給修得更加寬平。
而且像F-35B這樣的戰(zhàn)機(jī),因?yàn)橛卸檀蛊鸾倒δ,所以中段有個(gè)大大的升力風(fēng)扇,這注定它的“神經(jīng)”得繞路走。
像F-16有些型號(hào),因?yàn)榧恿吮P斡拖洌淖兞艘酝谋巢考佑头绞,所以干脆來了個(gè)棱角分明的大駝背。
這種外軍訂購的保形油箱,加油方式變成了側(cè)邊軟管受油,所以也就無所謂給背部受油口繞路了,還是直來直去簡(jiǎn)單舒爽。
所以結(jié)論其實(shí)很明確,突出的背脊并非中國獨(dú)有。
這是脊柱,可以在早期增強(qiáng)機(jī)身結(jié)構(gòu),但現(xiàn)在主要容納電纜和電線這東西在學(xué)術(shù)上被稱為脊柱。早期的戰(zhàn)士經(jīng)常使用脊柱作為加強(qiáng)筋,以增加身體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。早期的戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)采用了較軟的設(shè)計(jì),脊柱式加勁肋被用作加強(qiáng)件,可以減輕結(jié)構(gòu)重量。但是,從第三代戰(zhàn)斗機(jī)開始,由于速度和機(jī)動(dòng)性的提高,要求車身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度非常高,而背部作為加強(qiáng)肋的作用不再重要。但是在此位置,風(fēng)阻最小,被前座艙蓋擋住了,垂直尾翼的尾撐在風(fēng)阻后面,因此此位置阻力最小。J-7的脊椎比較明顯。它作為油箱存在。 MiG-21 / J-7非常緊湊,鼻子的進(jìn)氣口占據(jù)了飛機(jī)內(nèi)部的空間。必須充分利用空間來占據(jù)這個(gè)位置。安排油箱。J-10的書脊小得多。 J-10的書脊主要用于布置電纜和數(shù)據(jù)線以傳輸功率和數(shù)據(jù)。該位置只是飛機(jī)的中心線,可以輕松地連接到機(jī)身。維護(hù)和測(cè)試方便,相當(dāng)于DIY安裝的主板后線。兩人座J-10S的書脊要大得多,因?yàn)楹笞{駛員擠壓了飛機(jī)內(nèi)部的空間,并且某些設(shè)備被迫移至?xí),因(yàn)槟抢镌黾拥淖枇苄。此外,刪除了單詞West。這是一架歐洲臺(tái)風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī),其背部明顯比J-10大。這是法國的陣風(fēng)。所有人都說,單個(gè)垂直尾翼戰(zhàn)斗機(jī)完全是S13,沒有背部設(shè)計(jì)。最后,讓我告訴您,為什么美國人不設(shè)計(jì)背部。原因在這里。美國軍方使用硬管加油技術(shù)。背部中間是硬管加油口。如果加油機(jī)的加油探針被卡住,您可以在此處布置電纜和數(shù)據(jù)線。它刺穿了,戰(zhàn)斗機(jī)難道沒有直接跌落嗎?因此,F(xiàn)-16相當(dāng)笨拙。它在中間折疊,尾架特別用于容納設(shè)備。這種設(shè)計(jì)確實(shí)不如直接穿過背面,F(xiàn)在,美國軍用F-16的訂單早已一去不復(fù)返了。洛克希德·馬丁公司還承擔(dān)海外客戶的私人定制要求。因此,在許多國家,新訂購的F-16也是直接穿過脊椎的,脊椎過大且過大,無法滿足日益增長(zhǎng)的需求。需要安裝更多的電子設(shè)備,這就是波蘭F-16D。這是以色列的F-16I
背部隆起的叫背鰭。不光中國飛機(jī)有,外國飛機(jī)也有。這不是中國人的發(fā)明創(chuàng)造。
很多人的回答都說背鰭有提高機(jī)體強(qiáng)度(特別是背部強(qiáng)度)的功能。其實(shí)這是想當(dāng)然的外行說法。
飛機(jī)機(jī)身現(xiàn)在普遍采用半硬殼式結(jié)構(gòu)。機(jī)身有幾根主梁和很多桁條,外面包覆蒙皮。蒙皮和桁條都受力。整個(gè)機(jī)身是一個(gè)強(qiáng)度均勻的結(jié)構(gòu)。背鰭只是容納部分線纜,調(diào)整背部的氣流,在強(qiáng)度上沒有什么用。當(dāng)然較粗的背鰭由于構(gòu)件比較多,也能承受一定的外力。但是這和吧加強(qiáng)強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)初衷不一樣。
背鰭主要有兩種。一種是比較寬大的,比如米格21的后期改型,作為增加的油箱空間。
另一種是比較窄的,類似于機(jī)翼厚度,可以作為氣流導(dǎo)流片,改善機(jī)身背部的流場(chǎng)。早期的米格21就是這樣的。
大概幾個(gè)作用:1,早期機(jī)械液壓操縱的年代可以布置連桿和管路等;電傳年代可以走線束。因?yàn)檫@里容易布置檢修口蓋。2,部分空間可以布置電子設(shè)備,這里容易布置散熱進(jìn)氣口。3,還有些可以放個(gè)小油箱,米格21全天候型放大了這個(gè)部位,增加了一二百公里作戰(zhàn)半徑。4,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有好處,相當(dāng)于一條加強(qiáng)梁。5,氣動(dòng)上可以起到縱向穩(wěn)定作用,可以縮小點(diǎn)垂尾和腹鰭。
另外這個(gè)東東不是中國獨(dú)有,歐洲美國蘇聯(lián)都用,簡(jiǎn)單效果好,不用是傻子。不過隨著戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展,有的共形化了,有的為了減阻或者機(jī)動(dòng)性和隱身性干脆取消了。
那個(gè)是附加油箱,西方飛機(jī)因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)好,比較省油,不采用類似附加油箱
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