战斗机的鸭翼飞机有什么缺点?

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中国歼20战机用鸭翼+边条+蝶形翼的原因
  J-20采用鸭翼+边条+蝶形翼的原因
  对于第四代隐身战斗机而言,隐身性能始终是第一位的。这是第四代战机最大核心价值和优势所在。但不可否认在遭遇空战仍可能发生近距格斗,要在这个阶段能领先于对手就要求隐身战斗机必须具备超机动性能。虽然超机动性能的优势并没有在实战中展示出来,但 X-31战斗机和SU37战斗机的空战模拟都表明具有超机动能力的战斗机确实能够大幅提高近距格斗的获胜概率和作战效能,这表明战斗机的机动性和敏捷性仍然是必须的。因此需要在满足隐身性能的要求下权衡兼顾机敏性。
  就目前来看将隐身性能和机敏性结合的最好的战斗机仍然是。新近露面的中国J-20隐身战斗机其特征与F-22颇为接近,就很说明J-20与F-22在气动外形设计理念上是相近的。从外形上看作为后起之秀的J-20在外形气动性能上是能和F-22相媲美的,甚至在某些方面超越了F-22。采用鸭翼隐身气动布局的原因除了成飞的技术延承和在气动性能上超越F-22的雄心壮志与创新外,还有一个重要原因就是我国在先进航空动力上与美国的差距。美国的F-22在&火、飞、推&一体化方面结合得非常好,特别是电传操纵系统和推力矢量动力系统的联动上非常出色。能够相互弥补其这两种技术的不足之处既提升了综合机动性能又消除了两种技术的相互干扰。我国目前刚完成了推重比8一级的大推力涡扇发动机的设计定型。投入了小批量试生产。尚未完成生产定型。从照片看现阶段J-20似采用WS-10A,但引擎推重比和战机空战推重比可能仍然不够理想。这或许是沈飞的J& 14方案和成飞的J-20都选用鸭翼的原因所在。
  从这一点来看,俄罗斯T50的气动外形设计也有着同样的考量,同样受到了动力性能的影响而大幅增强了气动性能。
  从沈飞的J&14外形看,J&14应该在机动敏捷性能上要高于J-20,但隐身性能上就要比成飞的J- 20差一些。在机动性能上达到了极致,而隐身性能则放在了第二位。在机动性能和隐身性能的平衡上不如J-20。这或许是J-20的胜出原因。其实与YF- 23和YF-22的竞争结果很类似。只不过YF-23的过分隐身强调了隐身性能而忽视了机动性能而被淘汰。最终将机动性能和隐身性能近乎完美结合的F- 22胜出。
  鸭翼+边条+蝶形翼的J-20在机敏性和隐身性能上确实找到一个很好的平横点。
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重心位置对鸭翼布局飞控的影响
  重心位置的选择会影响全机的机动性及稳定性,重心在升力中心之前,可使战斗机姿态自然稳定,但缺乏操控性,反之则可获较佳操控性,但不易稳定,线传飞控的出现使重心得以后置。
  对静稳定设计的鸭翼布局战斗机而言,重心位置较靠近机头,鸭翼必须产生较大升力配平,除了影响鸭翼附近结构设计与翼面积外,也会产生较大诱导阻力,增强鸭翼下洗气流强度,降低主翼升力效率。跨音速时,随着气动中心的后移,鸭翼须以更大的升力进行配平,增加了诱导阻力,不利于跨音速性能。把重心后置,鸭翼控制力臂延长,可以减轻鸭翼气动负载,能以较小的配平阻力进行姿态控制,同时获得较佳的超音速性能。当然重心位置也不能过度后移,否则鸭翼将要产生负升力配平。
  诱导阻力与翼面负载分布有密切关系,这与稳定性的选择、重心位置设定、所需配平力有关。鸭翼与主翼间的高度差,以及重心与升力中心相对关系位置均会影响配平阻力(trim drag),升力中心与重心距离增加,配平阻力也随之加大。在重心位置不变时,鸭翼与主翼的高度差越小,配平阻力系数越大,所以在气动与结构允许的情况下,应使鸭翼与主翼保持适当高度差。
JAS-39是的典型近距耦鸭翼设计,上图是该机在各种情况下的鸭翼、前缘襟翼、后缘升降副翼的偏转情况
  对以先天不稳定设计的飞机而言,传统布局因重心在升力中心之后,尾翼也能以升力形式进行控制,与鸭翼一样能提供敏捷灵活的控制。在空速持续增加至接近音速时,升力中心后移,与重心间距离降低,飞机稳定性渐增,升降舵不能够提供足够的控制力矩,所以需要采用全动式水平尾翼,增加了配平阻力。对鸭翼而言,却因升力中心的后移而增加控制力矩,强化了鸭翼的姿态控制能力,能以较小偏角获得足够操控性,降低配平阻力,在超音速时也具有较佳操控性。
  进一步扩展战斗机飞行包线至失速后(post-stall)控制范围,那么飞机就要在先天不稳定和失速后控制低头恢复(nose-down recovery)能力间取得平衡,大迎角时只有产生足够的低头恢复力矩,才能克服俯仰惯性耦合动量、进气道气流动量以及重心位置的变化。所以X-31验证机在设计时把将最小俯仰力矩系数(pitching moment coefficient, CM)设定为-0.1,以获足够的低头力矩,重心位置则取8%。这是因为先天不稳定的纯三角翼布局虽然具有较佳的常规飞行性能,却没有失速后控制能力,而先天稳定的三角翼布局虽然在大迎角时有低头恢复力矩,常规飞行性能却较差。鸭翼可在常规飞行时使升力中心前移,把全机变成先天不稳定,进而获得较佳的配平阻力与升力,在大迎角时鸭翼则不承受控制负载,让先天稳定的三角翼提供低头恢复力矩,这种设计概念不仅可用较小的鸭翼获得足够配平能力,并且可以减轻系统重量与阻力。
鸭翼布局的缺点
  近距耦合与线传飞控使鸭翼布局的气动力优点得以发挥,但仍然需要考虑其先天具有的缺点。一般来说鸭翼布局战斗机的垂尾面积与高度都超过传统布局战斗机,这是因为鸭翼涡流会干扰垂尾附近流场,影响纵向稳定,此外还因为垂尾离重心较近,力臂较短,需较大面积才能产生足够的纵向控制力矩。还有的设计为了确保大迎角时的横向稳定性,在机腹加装腹鳍。高耸的垂尾会增加结构重量、阻力和雷达反射截面积。
读者耐心读到这里,那么就对歼-10的气动设计思想有所理解了吧
  从正向RCS值考虑,传统布局因为水平安定面置于主翼之后,可以弱散射部件遮蔽强散射部件的原理来降低平尾的雷达反射。鸭翼布局则因为水平安定面在主翼前,进行姿态控制时鸭翼偏角的改变将增加正向RCS值。当然在平飞时,大后掠角的鸭翼与三角翼可以使雷达主波束偏折,能在一定程度上降低正向RCS值。欧洲&台风&在设计时并没有考虑隐身,但从EAP(Experimental Aircraft Program)验证机改进为&台风&时,把方形进气口改为&微笑&式弧形进气口,以降低进气道RCS值,易反射雷达波的主翼、鸭翼前缘也以碳纤维复合材料制造。
&台风&把EAP的方形进气口改为&微笑&式弧形进气口以降低正向RCS值
  法国&阵风&战斗机经过外形评估后,发现最大雷达反射源来自雷达、电子战天线、座舱盖和进气道,所以把进气道埋入两侧肋部,并用鸭翼在上方遮蔽,避免被俯视雷达和预警机探测。
&阵风&利用鸭翼从上方遮蔽进气道
  歼-10出于高速性能需求,采用了二元可变几何进气道,付出结构复杂与重量增加的代价来获得具有良好超音速进气压缩效率的进气道,但圆形机身截面与长方形进气道的结合不可避免地留有较大间隙与不连续面,两者间的结构加强梁也增大了RCS值,所以后续改型歼-10B大幅修改了进气道形式,采用F-35、枭龙战斗机所用的无边界层隔道超音速进气道(diverterless supersonic inlet, DSI)来降低正向RCS值,但DSI进气道的压缩效率可能不如原先,影响高速性能。
歼-10B的改进侧重点在缩小正向RCS和航电,而不是飞行性能
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中国逼美军推出第六代战机 装鸭翼抄袭歼-20
在中美俄已经研制出的第五代战机中,只有歼-20拥有鸭翼布局。军备专家曾言:&鸭翼最好装在敌人的飞机上。&言外之意,鸭翼布局将给飞机的隐身性能带来重大麻烦。但是为何美国第六代战机也要采用鸭翼呢?
原来,经过我国十多年的研究,鸭翼布局对隐身性能的伤害可以降到最小,而鸭翼布局带来的优良机动性可以显著提升战机的性能。因此两者比较,还是装鸭翼更胜一筹。而美国第六代战机的方案明显受到歼-20鸭翼设计的影响,决定效仿,被指要山寨歼-20。
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精彩看点MARVELLOUS谈谈鸭翼布局战斗机的气动特点
  飞机姿态控制包含俯仰(pitch)、滚转(roll)与偏航(yaw)方向,其中俯仰方向安定性和操控性是对飞行安全最重要的飞控参数。如果以俯仰控制面安装位置对飞机分类,则可分为鸭翼(canard,法文鸭子的意思,来源于法国报纸对莱特兄弟飞机的描述)、水平尾翼(horizontal tail)、无尾翼(tailless)以及同时安装鸭翼和水平尾翼的三翼面(three surface)布局。鸭翼布局虽然具有较佳升力特性,但如果未能妥善处理好鸭翼涡流与主翼、机身及垂直尾翼流场间的交互作用,将对飞行稳定与姿态控制产生不良影响。但这个缺点在近距耦合概念诞生,并结合线传飞控系统后已经得到改善,诞生了几种成功的鸭翼战斗机。本文从气动力学的观点出发,在不考虑飞控系统与推力矢量控制运用的成熟性、结构负荷极限、战场场景想定与战术运用等外在因素的情况下,对鸭翼布局的气动特点进行初探。
鸭翼-三角翼布局
水平尾翼布局
无尾三角翼布局
三翼面布局
  人类第一架载人动力飞机&飞行者&号采用的就是鸭翼布局,该布局与水平尾翼布局相比,具较佳的升力特性,所以在飞机早期发展史上也能偶尔见到鸭翼布局战斗机。但因为鸭翼布局复杂的气动特性,特别是缺乏足够的纵向恢复力矩,所以虽然最早运用在飞机上,却没有被后续战斗机普遍运用,水平尾翼布局反而成为&传统布局&。随着线传飞控系统的诞生,因鸭翼与主翼间复杂气流交互作用导致的操控问题得以解决,推力矢量控制进一步解决俯仰方向控制。欧洲和中国的新一代战斗机,因侧重瞬间转弯能力以及短场起降需求,多采鸭翼布局设计,而美俄则继续坚持传统布局战斗机。显见两种布局各具优点,使设计人员于在不同设计考虑下,在两种迥异的气动外形下,依据战场环境与作战需求设计出各自的性能优异的战斗机。
中国的歼-20是目前唯一的鸭翼布局隐身战斗机
  随着中距空空导弹的日益普及,视距外交战(beyond visual range, BVR)已成为未来空战的必然模式,战斗机操控性似乎不如武器性能重要。中程空空导弹发展成熟,性能可靠,战斗机可在视距外交战多目标,如果战斗机具有超音速速度优势还能增加我方导弹射程,导弹发射后还需发挥超音速机动性以规避敌方可能射击的中程空空导弹,尽快脱离敌导弹射程。但在很多情况下还是需要进行目视格斗,如受到敌我识别器(IFF)功能限制必须目视识别、目标成功躲避导弹后、隐身战斗机间的空战、雷达制导导弹遭遇先进电子战装备干扰等。全向(all aspect)攻击近距导弹与头盔瞄准具的结合,使空战特点由&占位&转为&指向&,特别是在近距空空导弹结合红外成像(IR Image)引导头和推力矢量控制后,不可逃逸区大大扩大,先敌射击就能掌握致胜先机,使战斗机瞬时转弯速率的重要性大于持续转弯率。根据赫柏斯特(W. B. Herbst)的研究:战斗机除需具备亚音速格斗性能外,还需具有一定的超音速巡航与转弯能力,所以未来战斗机设计除应该有良好的视距外交战能力外,机动性与敏捷性都是不可忽视的指标。
  机动性是指在一定时间内,战斗机改变飞行速度、飞行高度和方向的能力;敏捷性则是指迅速、精确地改变机动飞行状态的能力,即机动性对时间的微分。依约翰?博伊德(John Boyd)提出的能量机动论(energy maneuverability),战斗机机动性取决于推重比(推力/重量)与翼载(重量/翼面积),前者受发动机性能与机身重量(含结构、燃油存量与武器挂载)影响,比值大就加速快,后者是飞机可产生多少升力进行转弯,比值小就转弯快,高推重比与低翼载可提高战斗机的机动性,转弯机动性好就能提高战斗机的击杀率与生存性。常见用于评估战斗机转弯能力的参数有:
  最大持续转弯速率(maximum sustained turn rate),用于获得交战初期优势,定义为单位重量剩余功率(specific excess power, SEP)=0与结构限制线的交点。
战斗机在9g结构过载限制下的最大持续转弯速率曲线
  瞬时转弯速率(又称最大可获得转弯速率maximum attain turn rate),用于取得射击位置,定义为最大升力线与结构限制线的交点。
  瞬时转弯半径(又称最小可获得半径minimum attain radius of turn)用于取得先敌射击机会,受最大升力线限制。
  由以上3项参数定义可知,在结构极限范围内,除发动机推力外,气动设计能产生多少升力将是影响战斗机机动性的主要参数。
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歼10战斗机的最大缺点
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歼-10体与F-16C/D相,发机问题依困扰歼-10,AL31能跟F100比,重量度耗油率都比F100-PW-220发机,期待产WS10.歼10复合材料用,通增加复合材料用量明显降低飞机重量,提升性能.歼10与美制F16综合性能比 歼10我新研制三代轻型战斗机起飞重量、技术水准作战任务等各面看F—16战斗机都较接近歼-10研制程F-16主要比较象歼10设计适应新代需要 架飞机性能首先自于起飞重量推重比起飞重量决定飞机执行任务能力例载弹量航程推重比反映飞机用途技术水准运输机推重比般较低歼击轰炸机居战斗机较高战斗机第代喷气战斗机推重比约0.5~0.6第二代约0.7.0.8第三代约0.9~1.2官介绍歼10第三代战斗机推重比应第三代标准 歼10采用全近耦鸭翼+掠角三角翼气布局八十代设计采用典型气布局采用气布局八十代战斗机空战性能提要求六十代前.战斗机直往更快速度更高升限发展主要满足截击性能需求尤其截击高空高速战略轰炸机侦察机随着核战逐渐由现实威胁转化潜威胁单纯追求高空高速性能战斗机规战争暴露严重缺点主要机性较差基于越战经验教训.新研制战斗机始追求高机性主要强调稳定盘旋性能爬升性能适应咬尾式空战随着空空导弹技术进步八十代空战性能飞机机性提两新要求 第近距空战离轴角近距空空导弹使飞机需要概率瞄准目标即发射瞬间盘旋角速度敏捷性空战更重要素 第二超视距空战飞快、飞高战斗机发射距空空导弹具射程优势战斗机应该追求马赫数2.0升限20000米性能优势 基于述两点需求战斗机应采用低翼载荷、掠角机翼设计例掠角三角翼高速战斗机都采用类似机翼米格21、歼8幻影2000种机翼超音速条件阻力比较亚音速跨音速条件升阻特性较差飞机机性比较差幻影2000采用尾布局定程度弥补机性足没平尾飞机虽飞快超音速机性却比较差歼8II战斗机符合超视距空战需求 同满足亚音速、跨音速机性超音速机性需求台风、阵风歼10约同采用鸭翼+掠角三角翼气布局 鸭翼作用主要两点第飞机飞行要保持力力矩平衡鸭翼配平产升力第二迎角鸭翼主机翼间产利干扰增主机翼升力.增升率达50% 基于面两条优点鸭式布局飞机既保留掠角三角翼飞机超音速条件优点克服其亚跨音速机性差缺点 照片看歼10机翼同采用固定扭转前缘襟翼二者明显减飞机诱导阻力提高稳定盘旋性能歼10具优良超音速性能、亚跨音速瞬间盘旋性能、亚跨音速稳定盘旋性能高推重比保证飞机具优良爬升性能机性能比较全面 外鸭式布局迎角具较强低控制能力提高超音速巡航升阻比并利于向量推力配合利用些优点歼10进步提高超音速机性失速机能力 作种空战主飞机歼10机内载油应该太空战由于飞机挂载较少所其作战半径仍执行攻击任务航程受限制执行攻击任务飞机挂载武器较重且采用低空航线耗油量由于机内载油少保证足够航程必须携带较副油箱.剩用于携带武器挂点必须航程挂载武器做折衷选择歼10工能力受定影响歼10具空加油能力算种缺陷种弥补 歼10研制始考虑靠性维修性公照片看歼10表面口盖非维修便设计反映我航空技术进步说明我研制飞机仅仅局限于达飞机技战术指标始全面考虑飞机使用问题设计才架真实用、用战斗机 歼1OF16性能比 空战机性比F16设计初主要突空战格斗互相咬尾空战模式采用等展弦比、等掠角机翼种机翼亚跨音速条件具较低诱导阻力适合稳定盘旋机超音速阻力较利于超音速飞行F16采用边条翼布局非明显增机翼升力提高失速迎角定程度降低诱导阻力机翼采用前缘机襟翼降低诱导阻力提高盘旋性能 推重比8F100PW100发机.使F-16全机空战推重比达1.15结合述气设计特点使F—16稳定盘旋性能十优秀爬升率F16基本放弃超音速性能进气道采用调皮托管式种进气道重量轻亚音速条件TStl发机结合非超音速条件推力损失所F16虽号称马赫数达2.0实际超音速性能比较差 歼10F16设计共同点都利用漩涡空气力研究相于第二代战斗机明显提高机性二者飞行性能侧重点明显同歼10要求具超音速性能突亚音速瞬间盘旋性能同具较亚音速稳定盘旋性能F16则放弃超音速性能主要突亚音速稳定盘旋性能比较瞬间盘旋性能设计重点差别体现同代空战需求同应该说歼10研制代更能符合现代空战需要 超音速盘旋性能主要取决于超音速条件剩余推力飞机操纵性能超音速飞机升力移使平尾配平困难飞机操纵性能降歼10机翼形状调进气道更适合超音速飞行确定其超音速加速性优于F16 歼10静稳定度应该干F16且鸭式布局超音速升力移较少超音速条件稳定盘旋能力应该优于F16 现代空战超视距空战离轴发射主要作战式歼-10机性比F-16更全面更适合现代空战需要 工能力比F16初完全作种廉价格斗机设计并没考虑工能力通实践使用发现第三代战斗机机性、航程远、载弹量完全作工战斗机使用F—16通改进强化攻击能力面航电系统进行修改适应攻击需要;面加强结构提高起飞重量付代价飞机重量增加第50批F16C比早期F16A重约1吨飞机空重增加引起各面性能降通增发机推力弥补部性能损失瞬间盘旋性能降能通增发机推力弥补.除非增机翼面积——涉及全机外形重调整飞机设计程.飞机重量气外形、起飞推重比经优化达佳结幅度增加飞机重量必破坏种优化效F16设计初没考虑工作战需要续改进幅度增加重量于奈 F16C种轻型战斗机要满足工作战需要空机重量应该超<img class="word-replace" src="/api/getdecpic?picenc=0af吨起飞重量应该<img class="word-replace" src="/api/getdecpic?picenc=0a007a~13吨左右歼10设计初应该选择重量标准F16通断改进说明歼10设计起点高于F16限于航电水准攻击武器种类歼10目前攻击能力F16C我空军目前装备歼轰7苏30MKK战斗机都具强攻击能力歼10更适合执行空战任务.所强化歼10攻击能力迫切需要 航电系统比歼10F16C航电系统结构应该属于同代产品F16航电系统结构相比较简单采用单层汇流排系统两条互余度资料汇流排所功能元件都与两条汇流排相连火控电脑作汇流排控制电脑惯导电脑作备份汇流排控制电脑歼10航电系统结构能与F/A18类似采用双任务电脑控制两组双通道汇流排结构 体系结构看歼10航申系统比F—16更复杂数位化程度更高更便进行升级F16新型号单航电设备要比歼10先进例F16 Block60已经采用APG80源相控阵雷达F16航电体系结构看即使采用相控阵雷达雷达探测性能所改善能达APG77综合射频系统水准歼10航电系统改进除改进单航电设备性能外向火飞推体化控制系统发展提高飞机作战性能 改进潜力比F16空战飞机逐步改进具超视距作战能力攻击能力用途战斗机现美空军位主要执行攻击任务兼顾空战作F15战斗机补充F16通改进增重较虽相应增发机推力瞬间盘旋性能降限于F16气特性.所擅范围内已经发挥比较完善若再要提高机性能能全局做重调整做现实意义F16今改进主要体现航电武器系统 歼10研制限于技术条件许设计工程化没达佳效.机性能仍明显提升空间例歼10复合材料使用留余通增加复合材料用量明显降低飞机重量歼10采用推力更发机能幅提高爬升性能稳定盘旋性能歼10飞控系统限制迎角定比较保守掠角三角翼失速迎角般都比较(35度~40度)通飞控系统改进或者增加向量推力放宽飞行迎角限制发挥歼10升力特性 歼10航电火控系统设计应该考虑现代战斗机航电武器系统断升级需要软体作充考虑更改航电设备硬体或者增加某种武器相应控制软体能够比较便升级需要像战斗机每做修改都要改型益于近二十信息技术飞速发展晚诞飞机资讯化水准优势远远超前代飞机例二十世纪八十代先进战斗机其控制电脑运算速度每秒几十万水准现普通CPU都已经达几亿运算速度运算速度相差设计者设计航电系统控制软体所考虑复杂性完全同设计软体完备程度完全同 通发机、结构航电系统改进歼10空作战能力接近号称三代半台风阵风战斗机超般第三代战斗机 F16研制于三十前采用许先进航空技术例放宽静稳定度、随控布局、电传飞控、边条翼布局等创战斗机新代代总发展例空战观念巨变革资讯化技术飞速发展F16研制代能都预见 研制歼10设计观念许要比F16先进虽歼10目前某些单设备功能比F16所能达整体性能要明显高于F16歼10研制达甚至超研制期间我航空技术水准种非优秀战斗机
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缺点主要能力足j10战斗机设计初空战用途挂牌我轰炸主要由fbc1承担j10完全浪费其优异空战能力j10现发机ws10aal31用完结束ws10ws10a已经停产至于空战能力j10用说j10复合扭转极复杂升阻比怕外鸭布局带极强格斗效能升阻鸭翼布局让j10款全空域怕制空战斗机外pl10格斗弹pl12d冲压双级空空导弹即装备届我距导弹领先美格斗弹相外j10电f16比起逊色今望装备aesa进行矢量发机试验
歼十本身在设计上问题不断看见歼十发动机进气道与机身之间的加强筋了吗?这就说明歼十机身设计有缺陷,机身结构不稳,要是出事故就是大事另外歼十的航电系统仍然和前几型歼击机一样,比国际同级别战机差一些歼十的发动机目前仍然用的是俄罗斯的产品,这也是个隐患
动力系统:歼10的发动机和F16各有优劣,歼10的发动机推重比更高,机动性也更好,但是全寿命比较低,大概只有小时,大修时间也不是很长;而F16的发动机虽然性能上略逊一些,但全寿命高达小时。(当然,这也和美俄设计理念不同有关)电子设备:雷达方面,到目前为止传出的方案有:中国自制的JL-10A歼雷十甲雷达、俄罗斯ZHUK-8-II甲虫雷达、俄罗斯ZHUK-27、以色列制相位阵列雷达,以上雷达与F-16E/F性能相当,不过都逊于F-16BLOCK60的有源相控阵雷达。
———————————————————————————————————————————————————————————————————————————楼上的我快晕完了,简单呀,不是不先进,不是不成熟,就是——发动机进气明显不足。———————————————————————————————————————————————————————————————————————————
有飞机就不错了,还是三代的......别非在每个方面都 和人家一决高下,你累不累.............
歼十不过是我国的一个过渡型产品,何必这么急着与别国飞机对比呢 等2015年之后,再用我们的歼13,歼14去和他们对比吧!
发动机依然没法和美国比,电子设备也差了很多。
中国的歼-10最大的缺点就是居然还有机炮
发动机进气明显不足,载油量少。
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