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戰機採用前掠翼設計的優缺點,為何美蘇都沒有將其發展下去?

前掠翼和後掠翼作為戰鬥機的兩種機體佈局設計,幾乎是同步進行發展的。早在二戰時期,德國就研製出了採用前掠翼設計的JU-287戰鬥機。但在現代戰機上,相比於常見的後掠翼和三角翼等機翼設計,採用前掠翼設計的戰鬥機數量非常稀少。其中比較著名的有美國的X-29和俄羅斯的蘇47,兩者都更傾向於技術驗證機。那麼前掠翼究竟有何優缺點,為何只有美俄等少數國家將其作為技術驗證機的設計呢?

戰機採用前掠翼設計的優缺點,為何美蘇都沒有將其發展下去?

實際上,所謂前掠翼設計就是指機翼呈一個V字的結構,翼尖向機體前方前掠。而後掠翼則是一個倒放的V字,翼尖向後掠。前掠翼的優點在於機翼的前緣和後緣均向前掠,掠角為銳角,這就使得前掠翼上的空氣流動是流向機翼根部的。在大迎角飛行的過程中,氣流將會首先從機翼的根部發生分離,這就克服了翼尖的失速問題。由此導致前掠翼在低速飛行時的飛行效能比較好,機翼的升力較大,整體的氣動效率也比較高,大大提升了戰機的機動能力。如採用前掠翼設計的蘇47,其在大迎角飛行中,具有非常良好的可控性,可在飛行過程中迅速改變仰角,並能夠在所有仰角的情況下下發射武器。在超音速時其機動效能依然十分出色,在近距格鬥作戰方面,蘇47的前掠翼設計使其並不落F22的下風。

戰機採用前掠翼設計的優缺點,為何美蘇都沒有將其發展下去?

不過,前掠翼雖然可以大幅度提升戰機的機動性,但相比於後掠翼,前掠翼設計還存在一些問題。首先,前掠翼雖然在亞音速情況下具有優異的機動效能,但在高亞音速的狀態下進行大迎角飛行時,將會毫無徵兆的出現不可控狀態點,此時飛機的控制將會非常困難。由於不可控狀態點的出現並沒有徵兆,飛控系統很難克服其出現,導致戰機的效能存在很大的風險。其次,前掠翼設計存在超音速結構發散問題。由於前掠翼設計相當於一個V字,機翼向前掠,在超音速時機翼的翼尖將會伸出機身而產生的激波,這將導致機翼受阻力作用而發生震顫導致機翼損壞或是折斷,甚至有可能導致飛機解體。即便像美國和俄羅斯這樣的航空強國,在X-29和蘇47的機翼上廣泛使用了高強度的複合材料,但依然無法有效解決翼尖的震顫問題。儘管蘇/俄曾研製過相關高強度的機翼材料,但就目前來看,尚沒有一種材料可以經受住這種考驗。

戰機採用前掠翼設計的優缺點,為何美蘇都沒有將其發展下去?

正因如此,雖然前掠翼設計雖可以大幅度提升戰機的機動能力,但由於其存在不可控制點,以及翼尖震顫的問題,導致其對於材料強度和飛控技術等方面的技術要求非常高。相比於較為成熟的可靠的後掠翼設計,前掠翼雖然外形科幻,但過高的技術要求使得即便是美俄等航空強國也對其望而卻步。