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主题:算一算鹘鹰的当量机翼面积 -- asiavikin

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家园 算一算鹘鹰的当量机翼面积

最近在知乎看到一篇谈论歼20的文章,里面涉及了与鹘鹰的对比,其中有一句:“有效翼面积大概是40平米”。然后作者根据这个40平米的估算值,大致计算出鹘鹰的升力是13吨多点,据此认为鹘鹰根本不能在航母上降落。

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因为在文中作者未提供面积的估算过程,所以我准备估算一下鹘鹰的机翼面积大致是多少?

在网上找到了北京航空航天大学航空科学与工程学院飞机系的PPT“飞机性能与综合评估”第十讲(网址为https://wenku.baidu.com/view/fbf6065cb7360b4c2e3f6442.html)。参考其中的当量机翼参数计算方法来计算。

由于其中的机翼外露面积估算比较繁琐,也不影响计算的结果,因此我将这部分去除了。

大体上计算需要以下几步:

1. 估算出当量机翼尖梢弦长。

2. 估算出当量机翼毛机翼根弦长。

3. 用尖梢弦长除以翼根弦长求得梢根比ξ。

4. 以翼根弦长乘以(1+ξ)/2求得当量机翼平均几何弦长c。

5. 用c乘以翼展得出当量机翼面积S。

为验证这一算法的准确程度如何,从网上找了一张F22图片,来自“大致算了下歼20机翼面积”(https://tieba.baidu.com/p/4914094373?red_tag=1195556167),已经量好了。机翼尖梢弦长1.7米,毛机翼根弦长9.84米,翼展13.56米;可算得梢根比ξ为0.1728,平均弦长为5.77米,当量机翼面积为78.24平米。

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与此对照,洛马网站公布的F22翼面积为78.04平米。因此,这一计算方法还算靠谱。

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之后,我从网上找来了草根设计师提供的鹘鹰CAD图片。根据这张图片,量得尖梢弦长为40个单位,当量机翼的翼根弦长为220个单位,求出梢根比ξ为2/11(0.1818)。量出机身长度大致为520个单位,对应于17.3米机身长度; 以此为基准求得当量机翼平均几何弦长为4.313米,乘以翼展11.5米得到当量机翼面积49.6平方米。

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由此算得鹘鹰的当量机翼面积大约49平米,展弦比2.7。如此一来,篇首那帖子里对鹘鹰着舰的评估就有问题了:帖子作者声称估计的机翼面积大致40平米,其实还不到40平米,因为按照他认为的展弦比是3.4,那么除鹘鹰的翼展(11.5米)平方所得的机翼面积为38.89平米,如果按照他的估算这个面积对应着大致13吨的升力,那么同样估算49平米的机翼面积对应的升力大致为16.38吨了。鹘鹰舰载型的空重有说法(来自超级大本营论坛的pb19980515,曾透露了歼15的一些相关数据)14吨,那么保留1吨的20分钟着舰余油,剩下1.3吨,去除0.5吨的死油及飞行员重量还剩0.8吨,由于PL12的重量连包装箱在内160公斤,因此0.8吨还是够携带4枚PL12的。

但是,这个估算方法是有问题的!

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因为知乎帖子作者估计的鹘鹰升力系数(1.08)对于起降阶段的一般飞机都低得不正常:起降阶段的飞机特别是舰载机都是把前后襟翼放下的(如下图),这样做可以较大程度提高升力系数。根据西北工业大学《现代飞机总体综合设计》第12页最大升力系数典型值一表的内容看,战斗机着陆期间的最大升力系数范围是1.6-2.6。所以就算取最差的1.6,着舰期间鹘鹰舰载型从机翼上获得的升力也得有16.38除以1.08乘以1.6即24.26吨,比他那13吨高出将近一倍。所以,知乎这个帖子的作者不但没有严谨地估算鹘鹰的当量机翼面积,对于飞机起降阶段的升力系数也是随意低估,因此其估算的鹘鹰着舰阶段的机翼升力也就低得不可思议,结论也就没有参考价值。

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