TU-95 strategic bomber气动布局分析

苏联武器，外形简洁实用至上。TU-95便是典型代表。今天我们就来浅析一下TU-95的外形设计和其他布局。

1956年，TU-95轰炸机首次进入西方的视野；在六十多年后的今天，多种改进型号的TU-95仍然作为海上巡逻机和战略轰炸机在一线服役(Russia)。

四台涡轮螺旋桨发动机和同轴四叶桨

TU-95拥有8组螺旋桨，最高时速可以超过800km/h。但是与此同时带来了巨大的噪声。TU-95采用的螺旋桨结构比较特殊，是同轴反转结构。咱们先从“最能接受的”螺旋桨结构谈起，传统的单叶螺旋桨是有缺陷的，桨叶较大，所以不能转得太快，速度过快，叶尖就有可能接近音速，从而发生音障，而音障产生的激波就会带来巨大的阻力，从而大大降低发动机的效率。而时代发展，发动机功率是越来越大，为了降低桨叶的转速，只能在涡轮与螺旋桨之间增加了一个变速齿轮，使叶尖的速度不会超过音速，可增加变速齿轮的重量，同样会带来功率的损耗。浆叶在搅动空气时，部分空气变成了反作用力，推动战机前行，但有一部分空气会缠绕在机身上。咋办？图波列夫和米亚西舍夫两大设计局想了一个1+1的点子：在正向旋转的桨叶后增加了一层反转桨叶，也就是同轴反转螺旋桨，两层螺旋桨方向相反，正好可以抵消对方产生的扭矩力，从而产生更大的推力，这样图95涡桨发动机也可以轻轻松松达到900公里每小时。图95的四台NK12涡桨发动机额定功率达14000马力，极限功率甚至可达18000马力，四台NK12总功率就是7.2万马力。

35度后掠翼

后掠翼的理论最初由德国人在1930年代提出,第二次世界大战期间,使用后掠翼设计的飞机开始出现,包括德国的Me262战斗机和Me163战斗机。TU-95的机翼向后倾斜了35度，类似于那个时代的喷气式战斗机。后掠翼型好处我们不再赘述。

采用单鳍尾翼

气动效率和舵面稳定性方面，单尾翼不如双尾翼，特别是大迎角状态下，所以很多单尾翼战斗机都加装了腹鳍加以改善控制。腹鳍在飞机上，就是一个气动部件，用于增加横向稳定性的部件，和飞机的垂尾一起作为飞机横向稳定性的支柱，腹鳍在飞机上出现很早，也很广泛，尤其在战斗机上，比如歼-7，歼-8，歼-10，苏-27，F-16等等。从理论上来说，垂尾足够大，就可以不需要腹鳍，但是垂尾造的太大，重量太大，难度也大，变形也大，刚度也差，影响性能比较多，1加1并不一定等于2。腹鳍的存在也有独特的优势，腹鳍在飞机后机身下方，在飞机正常飞行或者大迎角飞行时候，完全不受影响，而垂尾在大迎角飞行时候，受到机身的遮挡，往往会出现操纵效率降低的难题，而腹鳍从来没有这种干扰。

腹鳍相当于陆生动物的后肢，具有协助背鳍、臀鳍维持鱼体平衡和辅助鱼体升降拐弯。腹鳍(pelvic fins)相当于垂直尾翼，侧滑时起增加飞机航向稳定性的作用。腹鳍还可以抵消一部分垂尾侧向力对机身的扭矩，减少机身扭转变形。

腹鳍是设置在飞机尾腹部顺着气流方向的薄片状翼面，其在飞机上的主要作用有：

1.对垂直尾翼功能的增补。尾鳍能够在飞机侧滑的时候起到增加航向稳定性的作用。

2.大迎角条件下，腹鳍的气动效率优于垂直尾翼。在大迎角条件下，垂直尾翼受到机翼和机身的遮蔽，航向稳定性下降，而腹鳍则无明显影响。

3.减少机身扭转变形。腹鳍可以抵消一部分垂直尾翼侧向力对机身的扭矩。

箭翼

箭形机翼（arrow wing）简称箭形翼，是前后缘都后掠、根梢比为零的机翼，该机翼为一种理论平面形状。由于它的后掠角大，根梢比极小，在迎角不很大时就会发生翼梢分离。所以，实际飞机并不采用。真正使用的是翼梢为有限长的后掠翼或切尖三角翼。

有趣的是，“核动力飞机”的确出现过，TU-95LAL上安装了一个小型的核反应堆，用作试验机。

部分资料来自：

Tupolev PJSC

bbc.com

百度坊间纪实百家号

在此一并致谢 Большое спасибо.