美国一款飞机的设计，为何多国纷纷效仿？

　　出品：科普中国 

　　作者：刘晓峰 

　　策划：金赫 

　　监制：光明网科普事业部 

　　20世纪80年代开始，世界各国开始不满足于高空高速战斗机的性能，而转为强调战斗机的“多功能性”和“瞬时机动性”，这样的战斗机比上一代产品更善于空中格斗和执行多种任务，简化了前线机场飞机维护保障的复杂程度。在当时，有一种“中单翼布局”的战斗机，在“鸭式布局”问世前被认为是最经典的设计，然而其中的设计细节却鲜有人知。

　　根据已有产品显示，成功的中单翼布局飞机应选用边条翼，空战襟翼、翼身融合体、放宽静稳定度、电传操纵和高过载座舱等新技术来提高飞机的空战性能。其结构材料80.6％是铝合金，7.6％是钢，2.8％是复合材料，1.5％是钛合金，7.5％为其它材料。在总体布局上采用了随控布局中的“放宽静稳定度”技术，通俗理解就是开车时感觉方向盘比较迟钝，这样做的好处是防止驾驶员误碰或手抖改变飞机姿态。与常规布局相比，机翼向前移动了40.6厘米，从而使气动力中心前移，这是提高瞬间机动性的关键。其综合表现是：在速度为0.9马赫时飞行稳定性较差，但增加了操纵的灵活性，有利于低速近距离空战；而在速度为1.2马赫时，稳定性又能有所提高，适合高速突防。

　　标准的中单翼布局战斗机四视图 

　　飞机靠电子传导的“稳定性增强系统”自动控制舵面，保持稳定飞行。这样带来的好处是减小了尾翼尺寸，降低了结构重量和阻力，改善了飞机的操纵性，同时保持了必要的机动能力。战斗机机翼采用悬臂式中单翼设计，平面几何形状为切角三角形。根据经验，比较成熟的机翼翼展与宽度的比例为3:1，这个数据被称为舷展比。根据飞机设计原理，舷展比越大，机翼产生的升力就越大，但高速飞行时的控制就越困难。

　　为了增加飞机在大仰角飞行的有效升力，机翼前缘有可随迎角和马赫数的变化而自动偏转以改变机翼弯度的前缘襟翼。机翼后缘有全展长的襟副翼，它既可作为一般襟翼来增加升力，又可左右差动进行横向操纵。从翼根前缘沿机身两侧向前延伸的大后掠角边条翼可以控制涡流，提高大迎角时的升力，改善操纵性和稳定性，减小机翼面积。据计算，采用边条翼比按常规布局的机翼减轻重量200千克左右。机翼内部结构由梁、肋组成，上下敷以整体板蒙皮。

　　随着强度要求的不断提升，飞机表面蒙皮已经从铝合金变成了钛合金 

　　当今战斗机机身多数采用半硬壳式结构。这一称呼是根据飞机早期生产工艺比较而言的。早期飞机采用布面蒙皮，主要依靠机身骨架（主梁和桁条）承担载荷，随着飞机飞行速度提高，蒙皮也开始分担部分载荷，故称之为“半硬壳式结构”。

　　翼采用全动式平尾，平面几何外形与机翼类似，下反角25°，平尾翼根整流罩后部是开裂式减速板，最大开度60°。立尾较高、安定面大，大迎角时安定性好，可防尾旋，有全展长的方向舵。垂直安定面是多梁多肋铝合金结构，蒙皮是碳纤维复合材料的。垂尾根部整流罩前边的背鳍采用玻璃纤维制成。平尾由碳纤维复合材料的盖板、铝蜂窝夹芯、钛合金的梁及钢制的前缘组成。腹鳍是普通的铝合金结构。

　　机翼结构示意图 

　　悬挂式中单翼布局只是战斗机诸多样式的其中一种，性能比较中规中矩，但对于正面的雷达折射角还不够理想，因此适合对隐身性能要求不高的多功能战机使用。

　　作者：刘晓峰，装备专家，长期从事武器装备论证、预研制工作，主持军工企业省部级重点项目1项，为国防装备建设提供决策性重要参考1项，参与新一代装备关重件试制工作2项，为装备研制和使用部门提供重要建设性改进意见并得到采纳2项，拥有行业内著作1部，在《坦克装甲车辆理事会论文集》发表装备发展规划论文1篇。