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科普一下“面积律”,以此看歼-20极致超音速性能优化

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首先以不太标准但简单易懂的语言说一下什么是面积律:
1、飞机沿纵轴(即机头至机尾)的横截面面积呈某种变化,可以等效为某个旋成体(比如圆锥就是一个旋成体,由一个直角三角形绕直角边旋转生成)。而飞机飞行时遇到的飞行阻力与等效的旋成体比较接近。
2、存在一个最佳旋成体,其飞行阻力最小,这一旋成体被称为“西亚斯-哈克”旋成体。这个旋成体类似于纺锤体,说白了就是两头尖,中间粗。

3、当飞机沿着其纵轴的截面积分布越接近这一最佳旋成体,其飞行阻力越小。


IP属地:陕西1楼2021-11-13 14:01回复
    对于歼20的机体设计,可以有以下解读:
    1、进气口有一段内收敛设计,且进气口处有鼓包,使得机头与进气口之间的截面积变化相对平缓(参考两条蓝线)
    2、后机身(B和C之间)明显变瘦了,这是必须的,因为必须复合面积律。后机身恰好是机翼处,机翼的存在是的截面积突增,为了符合面积律,也为了截面积变化不至于过快,发动机舱当然要尽量缩小截面积
    3、这样一来,歼20就形成了两端瘦,中间(A和B之间)粗的较为理想的设计
    图中还给出了歼20太行版和2001号验证机的对比,大家可以自行对比一下。歼20的气动优化还是比较激进的,实际上歼20在三姨夫版本就能超音速巡航,这一点甚至让俄罗斯土星厂(三姨夫的妈)的工程师感到震惊。


    IP属地:陕西来自Android客户端2楼2021-11-13 14:18
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      2025-08-26 16:12:44
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      这里再说一下,歼20后机身并非设计的“难看”,而是气动极致优化的后果。


      IP属地:陕西来自Android客户端3楼2021-11-13 14:19
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        为了符合面积律,某些战斗机与机翼连接的机身部位会出现瘦腰设计



        IP属地:陕西来自Android客户端4楼2021-11-13 14:27
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          极致优化 极速 两马赫 看来优化潜力还是可继续挖潜啊


          IP属地:北京5楼2021-11-18 07:49
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            面积律是二代战斗机设计的参考。
            三代机那个是?4代机也没有!
            真的活在60年代了。
            高速飞机,SR-71,XB-70,MIG-25那个是按面积律设计的,
            这些飞机就是70年代设计的。


            IP属地:广东6楼2021-11-18 08:47
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              你的名字,央视记者?你也太损了,就算央视记者把055拍的不那么好看,你也不用起这个名字吧。


              IP属地:江苏7楼2021-11-18 08:51
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                很多人不懂超声速面积律,所以喜欢拿极速来说事,超声速面积律不同马赫数下都有差异,一般只针对特定的马赫数进行优化(参考F23, 面积律优化针对的是跨声速的1.0马赫和超声速1.5马赫),因为超声速横截面积算的是对应的速度下马赫锥截取的面积,不同速度下的横截面积分布都是不一样的 ,1.5马赫下的最优面积律,在1.8马赫下可能阻力就会大不少。
                另外歼20的最大马赫数2.0是指满足一级飞行品质要求的最大使用速度,英文叫Maximum operating mach number,是作战可用的速度,并非最大推力可达极限速度。


                IP属地:广东9楼2021-11-18 11:53
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                  2025-08-26 16:06:44
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                  确定超声速面积律分布是一件很复杂的事,任何肉眼超声速面积律的说法都是一件很可笑的事


                  IP属地:广东10楼2021-11-18 11:58
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                    神蛆们画的歼20的超声速面积律,你们觉得好笑不好笑


                    IP属地:广东11楼2021-11-18 12:34
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                      也就F18,F35C,绿皮海四是为了亚音速性能放弃了超音速优化


                      IP属地:福建来自Android客户端12楼2021-11-18 12:56
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                        我们这些外行其实也就能看看“截面积分布”来肉眼面积律。从式中也能看到,按传统超音速面积律,截面积变化平缓波阻越小,但平缓无特定标准,而且不同马赫数对应的马赫平面角不同,超音速面积律需要用一组不同角度(0~2π)的马赫平面来切割飞行器计算对应阻力,得到的全机面积分布不同,实际工程设计难度也很大,所以一般会取这组阻力的平均值做参考。


                        来自Android客户端13楼2021-11-18 13:06
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                          好帖。新吧非常需要科普帖和技术贴。


                          IP属地:广东14楼2021-11-18 13:21
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