被称为“飞行棺材”,“寡妇制造机”,F-104为何如此“优秀"?

上篇介绍了F-104的研制背景与过程,以及服役情况。我们知道凡是装备了F-104战机的国家,在日常使用这型战机的过程中,失事率都是居高不下,甚至有的达到了40%以上,基本上一半以上的都坠毁了。这比战争时期很多战机的战损率都高。可以想象当时F-104的飞行员们的心理阴影面积有多大。大概跟玩极限运动没什么区别吧,那叫一个刺激。

这篇我们从气动的角度来分析一下F-104如此高的事故率的原因。可以看到,F-104采用短小的梯形翼,下反安装,并且是T型尾布局。那个时候没有大型超音速风洞,F-104等机翼构型是用火箭弹试验出来的。这就造成了很大的局限性,它的设计者即没有摸清楚在两倍马赫数下什么样的机翼最合适,也更没有弄清楚各种布局有什么特点,适合什么样的飞行环境。只是通过几百枚火箭弹找出了一个差不多能用的机翼构型。

首先,而凯利找出的这种梯形机翼构型虽然做一些处理后能够满足需求,但实际上这种机翼构型并不适合高速飞行。因此,为了降低阻力,提高飞行速度,F-104的机翼做的短小精悍,翼展只有6.63米,机翼面积只有18.22平方米,展弦比2.45。这导致F-104的翼载非常的高。我们知道,飞机在飞行中所产生的升力与机翼面积成正比,与飞机飞行速度的二次方成正比。为了降低阻力,F-104的机翼面积做的很小,因此需要很高的飞行速度才能维持飞机所需要的升力。这导致在实际的飞行中,F-104一旦进入低空低速,飞机就很容易失速,然后直勾勾的掉下去。

其次,短小呆萌的机翼也导致襟翼与副翼的面积与操纵力臂的长度都有限,为了提高操纵效率,F-104不得不适当的降低飞机的稳定性,于是采用了机翼下反的安装方式。这种做法在很多战机上都可以看到,比如后来著名的鹞式垂直起降战机就是采用下反翼。不过这又给F-104带来了一个同样糟糕的事情:下反翼导致F-104的水平稳定性特别的差,对横侧向的扰动气流基本没有多大的抵抗力。然而在低空中,尤其是在飞机起降的时候这种横侧向的气流非常多。这也是导致F-104事故频发的原因之一。

再者,F-104采用T型尾布局,平尾高置,这样做的好处是在飞机平飞时,机翼与水平尾翼不在同一个平面上,这样高置的水平尾翼可以避开前方机翼下洗气流的影响,并且操纵装置的操纵力臂也能变长,于是可以提高水平尾翼与升降舵的效率,这样可以大大降低水平尾翼的面积,从而降低在高速飞行时的阻力。这种设计在现代军用运输机上非常常见,比如我国的运-20,美国的C-130等都是这样。然而现代战斗机却没有这种设计,这是为什么呢?原来在飞机做大迎角飞行时,高置的平尾刚好被机翼与机身遮挡住,这样平尾就会暴露在乱流中,很容易出现气流分离,导致平尾操纵失效,进而影响飞机的操纵平衡,很容易就会进入失速尾旋,转着圈的直勾勾的往下掉。因此这种设计在现代飞机中只会用在不做大迎角飞行的运输机中,而战斗机需要做各种机动动作,用T型尾,简直就是在找死。

大迎角时平尾被遮挡

另外,为了降低高速飞行时的阻力,机翼前缘做的薄的能切菜。最薄的地方不到0.5毫米,这种前缘很薄很尖的翼型虽然在超音速飞行时的阻力小,但是其低速升力特性非常的差。这也会导致F-104在低速时的飞行性能变差。而且高置得的平位与这种能切菜的机翼也给飞行员带来了无尽的苦痛。飞行员在飞机出现事故跳伞时,经常会撞在平尾上,刀片一样锋利的平尾会直接把飞行员拦腰斩断,可谓是刚跳出狼窝转眼就入虎口。能让你活着,老子就不叫F-104!

能切菜的机翼

弹射示意图

最后,F-104因为追求轻便敏捷,采用了单发布局。单发布局的飞机比双发布局的飞机事故率高这已经是一个不争的事实。毕竟只有一个发动机,一旦发生点故障就凉凉,而双发战机,即使坏一个发动机,也还是能靠另一个发动机飞回去的。F-104在气动上的设计本来就缺点繁多,但凡它的发动机出点事,飞机的速度一降低,它立马就要嗝屁。短小的机翼,超高的翼载,根本就没有给它滑行迫降的机会。

以上的种种原因叠加在一起,致使F-104很快就有了“飞行棺材”的“美称”。因为死掉了大量的飞行员,它也被称为“寡妇制造者”。

发表评论
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:

相关文章

推荐文章

'); })();