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观察:细品东风17的气动设计 两大关键技术甩美国HTV2一条街(4)

观察者网 2019-10-26 10:05:09

  但这不是像F-18的大边条,不直接产生气动升力,而是形成扁平和向两侧延申的激波。箭簇体本来就有向两侧延展的扁平激波,但更像是拖在身后的扫把。东风-17的大边条向外弯曲,这微微一拐就倾城了,把本来拖在尾后的扁平激波大大拉开,刀形激波与弹底激波连成刚硬的整体,充当“虚拟机翼”,产生升力。那个神秘的转角则加强侧激波的能量(换句话说:刚度),并精确控制激波的形状。相比之下,HTV-2的两侧边缘基本上是简单直线,气动设计水平的差别不言而喻。

  超音速飞行的一般难题是避免不必要的激波,但也有有意用激波控制达到某种目的的,多波系进气口是有意的激波控制的例子,东风-17是又一个有意利用激波的例子。速度越高,大边条产生的刀形激波的后掠角越大,“刀身”也越薄,使得“虚拟机翼”还具有天然的“变后掠角”和“变厚度”的效果,自动适应高速的减阻要求和低速的增升要求。

  刀形激波还把弹翼“掩护”在低压区里,这就是东风-17的两侧弹翼必须在大边条转角的一段距离之后的道理。亚音速状态下的气动控制面设计是很成熟的技术,使得传统弹翼可以有效地行使气动控制作用,控制精度有望比HTV-2那样的反推力控制有数量级的提高。

  侧面大边条的两处转角,可以改变侧面的激波形状,从而让舵面能够在激波后面的亚音速气流中工作,这就解决了高超飞行器的控制难题

  弹顶的圆浑“额头”也产生激波,“掩护”了弹顶弹翼。平滑的弹底没有这样的掩护,但箭簇体的飞控更接近飞机,而不是导弹,所以也没有必要采用十字形或者X形的弹翼,弹底弹翼本来就不需要。

  比较东风-17和HTV-2的另一个发现是:东风-17的弹体截面更接近圆整,没有HTV-2那么扁平。扁平是高升阻比乘波体的要求,但扁平也使得弹箭适配比较困难。箭簇体的宽度不宜超过助推火箭的直径太多,这使得箭簇体弹头的容积受到限制,难以容纳足够的装药和破片,但大量目标还是需要一定的装药和破片才能摧毁的,单靠动能是不够的。

  但东风-17的箭簇体用“虚拟机翼”产生升力,平滑的弹底进一步增加升力,有利于容许箭簇体的宽度大大缩小,等效为弹体本身可以采用相对高大饱满的截面,简化弹箭适配。东风-17有明显的弹箭适配段,但形状还算规则,如果是更加扁平的箭簇体,可以想象,弹箭过渡将大为复杂,这本身也使得弹箭作为整体的气动特性复杂化,影响上升段和起滑段的飞行。

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