关于腹鳍增加航向稳定性的问题,怎么还有人想不明白这个

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/27 22:55:43


刚才看这个帖子http://lt.cjdby.net/thread-1790351-1-1.html 看到有人认为T-50的进气道旁边的结构能增加偏航稳定性,这明显犯了常识性错误。腹鳍能够增加航向稳定性,是因为腹鳍在质心的后方,如果腹鳍在机身前方,不仅不增加航向稳定性,反而会降低稳定性。





比如F-16 CCV随控布局验证机,就是利用这一点来提升敏捷性的



以及F-16 AFTI 验证机

这个和风标一样的原理,这么简单还有人想不明白?

另外个人认为,J20用腹鳍是舍弃部分大迎角性能的表现,因为追求大迎角偏航稳定性,就意味着减小敏捷性,这是上一代战斗机的做法,是为了防止战斗机在大迎角下偏航进入螺旋这一危险状态。具有超机动能力的战斗机,追求的是大迎角下的可控性,也就是在俯仰、滚转、偏航三轴上可以控制的机动,而不是简单的稳定。

这也是F-22的垂尾后缘前掠的原因,因为大迎角下,来流和垂尾活动面铰接轴接近垂直,此时偏航控制效果最好


正是因为后缘前掠、前缘后掠,F-22的垂尾才显得特别大,这其实并不是为了追求更大的偏航稳定性。实际上F-22的垂尾在背部,被机身遮挡,而且距离质心很近!所以能够提供的偏航稳定力矩并不大,远小于腹鳍。

F-22的方向舵上缘比垂尾固定部分上缘都长,显然是为了增加方向舵的面积,垂尾更大只是无奈之举

刚才看这个帖子http://lt.cjdby.net/thread-1790351-1-1.html 看到有人认为T-50的进气道旁边的结构能增加偏航稳定性,这明显犯了常识性错误。腹鳍能够增加航向稳定性,是因为腹鳍在质心的后方,如果腹鳍在机身前方,不仅不增加航向稳定性,反而会降低稳定性。

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比如F-16 CCV随控布局验证机,就是利用这一点来提升敏捷性的

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以及F-16 AFTI 验证机

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这个和风标一样的原理,这么简单还有人想不明白?

另外个人认为,J20用腹鳍是舍弃部分大迎角性能的表现,因为追求大迎角偏航稳定性,就意味着减小敏捷性,这是上一代战斗机的做法,是为了防止战斗机在大迎角下偏航进入螺旋这一危险状态。具有超机动能力的战斗机,追求的是大迎角下的可控性,也就是在俯仰、滚转、偏航三轴上可以控制的机动,而不是简单的稳定。

这也是F-22的垂尾后缘前掠的原因,因为大迎角下,来流和垂尾活动面铰接轴接近垂直,此时偏航控制效果最好

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正是因为后缘前掠、前缘后掠,F-22的垂尾才显得特别大,这其实并不是为了追求更大的偏航稳定性。实际上F-22的垂尾在背部,被机身遮挡,而且距离质心很近!所以能够提供的偏航稳定力矩并不大,远小于腹鳍。

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F-22的方向舵上缘比垂尾固定部分上缘都长,显然是为了增加方向舵的面积,垂尾更大只是无奈之举
错了,F22拉大仰角,需要和矢量搭配着玩。

如果不开矢量,F22的大仰角性能恐怕还不如老式的苏27,能不能拉到90度都难说。
dddd-dh2016 发表于 2014-2-23 00:06
错了,F22拉大仰角,需要和矢量搭配着玩。

如果不开矢量,F22的大仰角性能恐怕还不如老式的苏27,能不能 ...
lz说的没错,f22前掠方向舵的作用是在大迎角时能够有效的实现偏航,和tvc、迎角大小又有什么关系了
2014-2-23 00:13 上传


Su-27连基本的“超机动”都做不了,也来和F-22、F-35比超机动?


这个角度,三代机都能拉。

如果再拉大30度,如何?

认真看看F22的机动展示,看一下矢量是从什么角度开始介入的。
说到尾巴的设计,后掠,比前掠更实用啊。

看看苏27拉响尾蛇时的姿态和角度?
木有稳定就就木有可控- -LZ想不通这点就没用了- -

dddd-dh2016 发表于 2014-2-23 00:15
这个角度,三代机都能拉。

如果再拉大30度,如何?


那就给你看看根本就没有推力矢量的F-35,看看它在50~70度的迎角下的机动



黄线是发动机尾流的方向,蓝线是飞机的运动轨迹,黑线是飞机的机头指向,AoA(或者阿尔法)就是飞机的攻角(或者迎角)。你觉得这个AoA有多少度?


你也拿出来Su-27稳定在50度可控机动的画面让我们开开眼?
dddd-dh2016 发表于 2014-2-23 00:15
这个角度,三代机都能拉。

如果再拉大30度,如何?


那就给你看看根本就没有推力矢量的F-35,看看它在50~70度的迎角下的机动



黄线是发动机尾流的方向,蓝线是飞机的运动轨迹,黑线是飞机的机头指向,AoA(或者阿尔法)就是飞机的攻角(或者迎角)。你觉得这个AoA有多少度?


你也拿出来Su-27稳定在50度可控机动的画面让我们开开眼?



这篇文章的说法,不过是玩弄文字游戏。

苏式飞机玩响尾蛇时还没有可用于飞行的矢量喷管,完全是靠气动设计的功底来飞。 在那个时代,这个成绩是很了不起的。

如果拿配装了矢量喷管的F22去比较老式的苏式飞机,那人家也可以拿装了三元全向AVEN的米格29来压F22一头,三元能做的动作,大部分二元都做不了。
先占楼,看起来讨论得很激烈,是探求真理的帖子!!!
alucrad 发表于 2014-2-23 00:17
木有稳定就就木有可控- -LZ想不通这点就没用了- -
提高机动性,应该增加静不稳定度,还是减小静不稳定度?“提高静不稳定度以增加机动性”这话说了多少遍了?
Deltao 发表于 2014-2-23 00:19
那就给你看看根本就没有推力矢量的F-35,看看它在50~70度的迎角下的机动
按lz的理论,这个F35大迎角的时候来流与尾翼什么地方垂直呢?
关于Su-27的可控迎角:

《飞机总师谈“飞狮”L-15高教机》
会后记者对洪都飞机公司副总经理、研究员级高工姚志和L-15飞机总师张弘进行了采访

“L-15飞机的设计飞行迎角大于30度,这在教练机中是非常少见的。大迎角性能是战斗机机动性能好坏的一种体现,大迎角性能好,意味着飞机能够拥有更好的盘旋能力、能量机动优势,著名的SU-27战斗机就是一种大迎角性能非常优秀的战斗机。通常说来,典型的三代战斗机迎角控制在30度以内,例如F-16、SU-27均为27度左右(近年来随着电传技术的发展,迎角控制范围有所增大),而F/A-18则能够达到40度左右。因此,L-15能够达到超过30度的可控迎角,意味着这种飞机在中低速条件下的机动性将非常出色。 ”

根本原因在于发生扰动而偏转时产生的方向力矩。质心后的产生提高方向稳定性的方向阻转力矩和方向恢复力矩,质心前的产生增大偏转角降低方向稳定性的力矩。
争论好,论坛论坛,就是争论的,我等一边观战。
MD自从FA18始,尝到了外倾双垂尾在大迎角下的好处,后来的战斗机基本上都是这种模式了。大迎角下,外倾的垂尾有更多的迎风面积,能够“兜到“并影响更多的气流,大迎角下垂尾能提供不错的方向稳定性,横向稳定性,所以大迎角性能普遍不错。如果苏27的垂尾能外倾十几度,个人估计他的大迎角性能要提升不少。
说到尾巴的设计,后掠,比前掠更实用啊。

看看苏27拉响尾蛇时的姿态和角度?
还响尾蛇……本以为丫的是那么回事的……
楼主,我是这么看的:稳定性和敏捷并不是绝对的矛盾的,就好比滑冰,有一定的重心稳定性才能做好花哨的几周跳。
那么具体到J20上,如果连基本的航向稳定性都不能维持,那么从一种状态变化到另外一种状态后怎么确保能够维持住所希望的状态。
而对于J20大迎角时要产生像你说的F22垂尾的偏航控制,个人觉得未必靠垂尾实现,J20的鸭翼有差动功能,而鸭翼差动本身影响左右涡强度,能够产生一定的偏航力矩。
喜欢这样有理有据的争论
Deltao 发表于 2014-2-23 00:19
那就给你看看根本就没有推力矢量的F-35,看看它在50~70度的迎角下的机动
50-70度可控机动在哪段??
就这样。讨论归讨论,以事实论据说话,不要像吃了火药那样,才是一个理智的军迷
F16之类的CCV的所谓的腹翼跟米格23的腹翼一样,都是为了增加稳定性的。
所谓腹翼的作用一贯是非常的单纯的。
之所以只在CCV上增加,是因为CCV为了追求敏捷性,因此会产生敏捷性过大的风险,为了降低风险才增加的腹翼。
而别人CCV上增加敏捷性的办法不是增加腹翼而是改变静不稳定性,改变静不稳定的办法则是增加配重。
逻辑链条是:改变飞机配重---》改变静不稳定性—》敏捷增加-----》为了降低风险增加腹翼。
当然增加配重本质是降低飞机的机动性的。但是这不要紧,因为全世界的CCV机都是验证机,都是为了验证大幅度改变静不稳定下飞机的操作的可实现性(也是为了写好电传程序)
别人从根本上不打算在这个基础上设计飞机,自然是个无所谓的事情,不然你见过那个CCV机带着四块腹翼服役了?

楼主这个思路从开始就是错误的。
至于V尾翼,F18的V尾翼是为了避开涡流而设计的,纯粹的从控制角度,垂直尾翼必然比V尾翼好。四代机之后的V尾翼均是为了隐身设计,跟F117的V翼是一样的。

至于所谓F22的尾翼后缘前掠。。。你也别想太多,首先任何控制面的前缘设计远远比后缘设计重要的多。
所以比较机翼的时候,都是用前缘前掠的角度作为一个重要参数考虑。
至于后缘的角度嘛,,,呵呵,,,实在不是啥重要的参数。
大部分飞机设计师是先固定翼面(机翼,控制面)前掠的角度(根据飞机设计的最高速度而定),然后固定翼面的面积(机动性决定机翼面积,控制要求决定控制面的面积)。
然后,,,就能大致确定机翼后缘的角度了(简单的面积算法)。
不然F22可是后缘前掠的,F35可是复古的前缘跟后缘平行设计。
http://lt.cjdby.net/forum.php?mod=viewthread&tid=1255768
看看这个吧。
Deltao 发表于 2014-2-23 00:26
提高机动性,应该增加静不稳定度,还是减小静不稳定度?“提高静不稳定度以增加机动性”这话说了多少遍了 ...
现代战机主流是"放宽静稳定度"而不是"静不稳定",何况所谓“静稳定”主要指俯仰稳定而非偏航稳定

实际上偏航不稳恰恰是降低飞行器机动性的要素——毕竟机动的目的是进入另一个状态而不是让飞机乱飘
TSQ 发表于 2014-2-23 09:57
楼主,我是这么看的:稳定性和敏捷并不是绝对的矛盾的,就好比滑冰,有一定的重心稳定性才能做好花哨的几周 ...

增加机动性,是不是应该放宽稳定度?这话都说烂了,你不否定吧?

在俯仰轴上如此,在偏航轴上为什么就不是如此?你说 “如果连基本的航向稳定性都不能维持,那么从一种状态变化到另外一种状态后怎么确保能够维持住所希望的状态” 我想请问,F-16做完一个俯仰机动后,是靠气动上的俯仰稳定性,来“确保能够维持住所希望的状态”的吗?当然不是!F-16(在一定速度以下)本身是俯仰轴不稳定的,它靠的是电传飞控,靠控制舵面持续不断地偏转,来维持俯仰轴的“稳定”!

俯仰轴都理解的问题,到了偏航轴怎么就都不理解了?


鸭翼产生偏航力矩的问题,你理解错了吧。鸭翼产生的是速度矢量的偏航力矩,在接近90迎角的情况下,这种偏航力矩对应的是飞机的滚转轴;相对应的,滚转力矩对应的是飞机的偏航轴。水平控制翼面和垂直控制翼面是不能互相取代的!

看yf23大神的论文可知:
“而大攻角滚转中,使用主要使用方向舵进行滚转控制,由推力矢量来提供俯仰配平,差动平尾的滚转控制能力急剧下降,但是有明显的偏航控制能力,这种控制方式不符合一般飞行员的驾驶习惯,但是通过控制律的编写可以简化飞行员的操纵,满足“无忧虑”飞行的要求,使一般飞行员也可以掌握过失速机动”
http://www.xfjs.org/read.php?tid=12443


也即,大迎角下偏航和滚转的概念互相对换了而已,方向舵和平尾(前翼)的职责也互相对换了,但二者其一并不能取代另一者!
alucrad 发表于 2014-2-23 15:03
现代战机主流是"放宽静稳定度"而不是"静不稳定",何况所谓“静稳定”主要指俯仰稳定而非偏航稳定

实际 ...
你的这段话对常规机动适用,但是对超机动不适用。为什么?因为在常规机动中,偏航几乎是不会被用到的动作,偏航一般会由“滚转+拉杆”取代。

但是大迎角下是不同的!大迎角下,飞机的偏航轴,对应的是速度矢量上的滚转动作!大迎角下飞机在偏航轴上敏捷性弱,就好比飞机在常规机动中滚转速率慢,这几乎是致命的!
ertert 发表于 2014-2-23 14:23
http://lt.cjdby.net/forum.php?mod=viewthread&tid=1255768
看看这个吧。
一个被版主封掉的帖子有什么值得好看的?你倒不如看看这两个吧:
http://lt.cjdby.net/thread-1293036-1-1.html
http://lt.cjdby.net/thread-1539271-1-1.html

nordmensa 发表于 2014-2-23 00:42
按lz的理论,这个F35大迎角的时候来流与尾翼什么地方垂直呢?


F-35的方向舵铰链和来流夹角很小,所以舵面效率比较低,偏航方向的敏捷性也必然不如F-22,这和F-35的作战任务定位是一致的。J-20则不同,其方向舵设计不仅不易于大迎角下的可控偏航,腹鳍反而还增加了偏航稳定性,进一步削弱了这一轴上的敏捷性。

不过,我并没有否认J-20在其他两轴上的大迎角控制能力(或者说潜力),请各位周知。
nordmensa 发表于 2014-2-23 00:42
按lz的理论,这个F35大迎角的时候来流与尾翼什么地方垂直呢?


F-35的方向舵铰链和来流夹角很小,所以舵面效率比较低,偏航方向的敏捷性也必然不如F-22,这和F-35的作战任务定位是一致的。J-20则不同,其方向舵设计不仅不易于大迎角下的可控偏航,腹鳍反而还增加了偏航稳定性,进一步削弱了这一轴上的敏捷性。

不过,我并没有否认J-20在其他两轴上的大迎角控制能力(或者说潜力),请各位周知。
2014-2-23 16:11 上传

增加机动性,是不是应该放宽稳定度?这话都说烂了,你不否定吧? 在俯仰轴上如此,在偏航轴上为什么 ...
飞机的偏航轴和俯仰轴是不会随迎角变化的,即使是90度迎角。因为这些坐标轴的是依据速度矢量和升力矢量决定的。
F16 的进气口下放一块木板,肯定是减弱偏航的稳定性的,但是一般不会弄成不稳布局。
如果木板能在控制下运动,那就还能增强偏航的机动性和敏捷性。如果木板不能动,对增强机动性的作用就小了。
TSQ 发表于 2014-2-23 16:12
大迎角目前到超过60度已经很大了,至于到90度,如果自己想把自己能量耗尽完全可以去采用,但估计没几个飞 ...
直接侧力控制的这个问题,靠水平鸭翼差动产生侧力矢量?没有较大的安装角能够做到这一点?如果安装角不够大,恐怕这个力矩也很小吧?

宋老2001年的论文里,从头到尾没有提及“腹鳍”!宋老放宽偏航稳定度的想法,是基于一种没有腹鳍的设计的!但是,离子鱼之前透露出来的消息指明,南边在设计过程中,放弃了部分大迎角能力!腹鳍很有可能就是这时增加上去的。至于小面积全动垂尾的保留,完全是为了防止外倾垂尾受脱体涡影响产生负升力,和放宽偏航静稳定度的关系反倒不大。

“对应的是Y边的布局天生不适合大迎角配平,弄到最后也不保靠。决策单位一看悲剧了,这还怎么竞争?改!通过工作放弃了某项目要求,换了个新思路,飞机隐身性能不好,雷达水平不够怎么办?弄个截面接近MIG31的超大尺寸雷达,这样在超视距上理论就差不多了,至于格斗就靠导弹了,22用9M打,欺负你没商量,用上9X那就看人品了。机动性不够那没什么好说的,不如22那是正常的,有22的推比不还是能在空战中绕圈圈,问题是发动机不给力啊!责任与飞机无关。”
http://lt.cjdby.net/thread-1769491-1-1.html


至于F-22大垂尾的面积和J-20腹鳍面积的问题,之前就说过了,F-22的垂尾受机身遮挡,而且距离质心近,安定力矩很小;J-20的腹鳍距离质心远,来流干净,决不能简单地从面积大小来对比。
Deltao 发表于 2014-2-23 15:37
你的这段话对常规机动适用,但是对超机动不适用。为什么?因为在常规机动中,偏航几乎是不会被用到的动作 ...
常规机动中偏航实际上是很常见的动作- -用途估计超出你的想象……是为了反抗“滚转+拉杆”时产生的过度运动。

另外以目前极限的60度来说,偏航对机头指向能力的贡献有限……
F22垂直方向舵的顶部比垂尾固定部分的顶部大,主要原因是要为了符合隐身的要求,边缘要符合雷达波反射的平行法则。
常规机动中偏航实际上是很常见的动作- -用途估计超出你的想象……是为了反抗“滚转+拉杆”时产生的过度运 ...
常规机动中,方向舵就如你所说的,用于配合纠正偏航(当然也有主动扩大偏航的动作),但主要运动过程还是看滚转改变升力指向后拉杆实现,在所谓超机动中,偏航的更多作用是为了破坏失速状态,以从失速中退出。
常规机动中偏航实际上是很常见的动作- -用途估计超出你的想象……是为了反抗“滚转+拉杆”时产生的过度运 ...
从美国人的研究中表明,几乎所有的偏航机动对飞机能量都是有害的。
所以偏航机动基本上被一般战斗机所忽视。
但是,在一些场合,例如“气动刹车”有点类似Su27的眼镜蛇的场合,不考虑飞机的能量的话,偏航机动可能有使用价值。

Deltao 发表于 2014-2-23 00:19
那就给你看看根本就没有推力矢量的F-35,看看它在50~70度的迎角下的机动




不觉得这个视频里面的截图很奇怪吗? 看看这条云海线



再看看平齐云海线看这截图,50~70度迎角?美国人拍大片确实厉害。
Deltao 发表于 2014-2-23 00:19
那就给你看看根本就没有推力矢量的F-35,看看它在50~70度的迎角下的机动


QQ截图20140223160142.png (177.43 KB, 下载次数: 0)

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F35大仰角视频截图

2014-2-23 16:55 上传



不觉得这个视频里面的截图很奇怪吗? 看看这条云海线

QQ截图20140223160142B.png (147.9 KB, 下载次数: 0)

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F35大仰角视频截图解

2014-2-23 17:03 上传



再看看平齐云海线看这截图,50~70度迎角?美国人拍大片确实厉害。
常规机动中,方向舵就如你所说的,用于配合纠正偏航(当然也有主动扩大偏航的动作),但主要运动过程还是 ...
实际上,在大多数超机动中,例如低速大迎角中的一些机动。在这些机动过程中偏航角和偏航速率也会被认为是有害的,主要还是要抑制偏航角,维持航行的稳定性,重点提高俯迎上的性能。
当然,猫鼬机动和落叶飘机动是需要偏航机动支撑的。
2014-2-23 17:06 上传



根据坐标系的不同,二者都是正确的。
Gunbug 发表于 2014-2-23 16:59
不觉得这个视频里面的截图很奇怪吗? 看看这条云海线
你是不是根本没理解什么叫“迎角”?迎角和水平面有半毛钱关系?