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航空史研究:空气动力不稳定的战斗机——格鲁曼X-29前掠翼
碗豆粉
2025年10月27日 16:49
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1984年,在美国空军和国防高级研究计划局(DARPA)的提议下,格鲁曼航空航天公司放弃了建造常规后掠翼喷气式飞机的计划,转而研制了一架独特的前掠翼超音速战斗机原型机。

 

在接下来的八年里,格鲁曼公司、美国空军和美国宇航局的专家们对这架奇特飞机的性能极限进行了测试,积累了大量非常有趣的数据。

 

与后掠翼相比,前掠翼上的气流向内流向翼根,而不是向外流向翼尖。这一特性使副翼上的气流更加顺畅,从而实现更佳的副翼控制,防止大迎角时失速。

 

X-29 采用可移动的前鸭翼来替代传统的尾部水平稳定器,机翼以 35 度向前掠,为飞行员在高达 45 度的迎角下提供出色的控制响应。

 

1991年X-29在一次研究飞行中。飞机机头的烟雾发生器被用来帮助研究人员观察飞机上气流的行为。图中的烟雾展示了前机身涡流。

 

前掠翼飞机面临的关键问题之一是机翼承受的巨大弯曲力和扭转力。为了应对这些力,这种飞机需要非常坚固的机翼。但加强机翼可能会导致机翼过重,并使整个机身无法飞行。

 

X-29的研发者们得益于新型复合材料的出现,解决了这一难题。X-29机翼使用的复合材料实现了气动弹性剪裁,允许机翼在一定范围内弯曲,同时限制扭转。它还能防止机翼结构发散,防止其变形或断裂。

 

X-29技术演示飞机的驾驶舱和仪表板。X-29还配备了计算机化的电传操纵系统,每秒可进行高达40次的修正,如果没有该系统,X-29将会非常不稳定。

 

事实上,美国国防部高级研究计划局(DARPA)网站称其为“有史以来空气动力学最不稳定的飞机”。

 

X-29项目下建造的两架原型机的飞行测试从1984年持续到1992年,共计进行了422次研究任务。尽管该项目相当成功,但五角大楼当时认为其库存中没有必要再添置这种战斗机。

 

X-29卓越的敏捷性无疑是一项优势。但在中程空战成为常态的时代,这一点并不重要。此外,当时还有另一项需要大量资金的新兴技术——隐身技术。

 

X-29并非第一架采用前掠翼的飞机,甚至也不是第一架采用这种方案的喷气式飞机。二战期间,德国设计师曾致力于研究采用前掠翼的喷气式战斗机的概念。

 

1944年,他们制造并测试了Ju 287轰炸机。几年后,苏联利用该设计制造了OKB-1 EF 131轰炸机。然而,这些型号均未突破原型机阶段。

 

第一架也是唯一一架采用前掠翼的量产喷气式飞机是20世纪60年代中期西德研制的HBF 320汉莎喷气式飞机。不过,它的机翼后掠角不如X-29那么大,也无法达到超音速飞行。

 

与X-29最相似的飞机是俄罗斯于20世纪90年代中期研制的苏霍伊苏-47“金雕”。与X-29(更像是一个小型试验平台)不同,苏-47的重量和尺寸与真正的战斗机相当。

 

然而,它也从未量产,仅进行过试飞和航展亮相。2015年,俄罗斯还制造了一架机翼前掠角为10度的喷气式教练机,编号为KB SAT SR-10。到目前为止,该型号也仅停留在原型机阶段。

 

 

1993年,NASA艾姆斯/德莱顿飞行研究中心(1994年更名为德莱顿飞行研究中心)的研究飞机合影。从左到右依次为:北美X-15、F-18B、SR-71A、罗克韦尔-MBB X-31和格鲁曼X-29的模型。

 

乘员: 1人

容量: 4,000 磅(1,814 千克)有效载荷

长度: 53英尺11.25英寸(16.4402米),包括鼻探头

仅机身48英尺1英寸(15米)

翼展: 27英尺2.5英寸(8.293米)

高度: 14英尺3.5英寸(4.356米)

机翼面积: 188.84平方英尺(17.544平方米)

长宽比: 3.9

翼型: 根部:格鲁曼 K MOD 2(6.2%);翼尖:格鲁曼 K MOD 2(4.9%)

空重: 13,800 磅(6,260 公斤)

最大起飞重量: 17,800 磅(8,074 公斤)

燃油容量:两个机身囊式油箱和两个边条整体油箱,共计 3,978 磅(1,804 千克)

动力装置: 1×通用电气F404-GE-400 加力涡扇发动机,加力推力16,000磅力(71千牛)

最大速度: 956节(1,100英里/小时,1,771公里/小时)于33,000英尺(10,058米)

最大速度: 1.6马赫

范围: 350 海里(400 英里,650 公里)

实用升限: 55,000 英尺(17,000 米)