运-20深藏一大超前设计,俄罗斯人也只能甘拜下风
2016-07-08 20:33:08



运20运输机胜利服役前后,它的许多特点获得了详细报道。

但它有一个隐藏较深的优点,则相对的罕为人知。

精彩运20绘图,作者“Lovely.Swift”

这就是运20使用的“超临界翼型”。

超临界翼形的采用,令运20在这一领域进入了世界最前列的水平,世界上使用这一先进设计的军用运输机寥寥可数。甚至连向中国输出了大量航空技术的俄罗斯,其主力运输机伊尔76也并未具备这一技术。

超临界翼型主要的优点,在于提高了飞机的升阻性能。它是一种双凸翼型,即机翼上下表面都凸起。中国最早尝试使用这一翼形的飞机是运-10。世界上最为先进的军用运输机,例如美军C-17、俄罗斯安-124、俄罗斯乌克兰联合研制的安70,都使用了这一设计,但安70尚未研制成功。运20是中国第一个使用超临界翼形的大型运输机,同级别的俄罗斯伊尔76运输机没有这一技术。

没有使用这一技术的飞机,当飞行速度接近800公里/小时的时候,也就是运20常用的巡航速度,上表面的气流就会达到音速,导致气流产生不利的分离,阻力明显上升,油耗、航程都变得更差。超临界翼型可以将出现这一不利现象的飞行速度门槛提高,例如达到880公里/小时才开始出现这一现象,从而实现增大巡航速度、减少耗油、增大航程与载重的目的。

超临界翼形是美国国家航空航天局科学家惠特科姆在1967年率先公布的科研成果。超临界翼型的工作原理是,它的前缘较为圆滑,这样气流经过前缘时加速会低于普通翼形。它的上表面更为平坦,从而进一步减缓上表面气流的加速。所以,只有在更高的飞行速度上,才会出现严重不利的气流分离。

要实现类似的效果,还可以使用别的方法,但要付出额外的代价,例如增大后掠角也可以获得一定效果,但是同等升力的后掠翼,要比后掠角小一些的机翼更加的重——在现代军用运输机上,机翼大概占全重的三分之一。而且后掠角大会影响低速飞行性能,这是对运20这样的运输机较为不利的负面因素。

又比如假如使用相对更薄的机翼,也可以有利于降低相关阻力,可是这会严重影响运20这一尺寸的飞机机翼内用于安放燃油或者设备的空间。所以,超临界翼形带来了额外的设计灵活性和性能上的提高。

超临界翼形也有自己的缺点,例如随着上表面气流速度的减缓,升力也减小了。科研人员通常通过加大下表面后缘的弯曲程度,提供额外的升力,弥补上表面发生的损失。运20的超临界翼型,在中国科研人员的努力下进行了进一步的优化,包括了下表面进一步的修形等等。

在民用领域,波音767、B777、B787、空客A320、A330等都应用了这一技术。中国C919客机也将使用这一先进技术,它带来的优点对追求降低成本、提高盈利的民航公司客户来说尤为重要。

运20的种种先进科技,说明它无愧于21世纪先进军用运输机的称号,应当让我们感到格外的自豪!