当前位置:www.8029.com > 新葡萄京官网 > 解决需做大改进,军事观察室室

解决需做大改进,军事观察室室

文章作者:新葡萄京官网 上传时间:2019-07-04

  本届珠海航展上,中航工业展出的“鹘鹰”大比例模型相较原型机又做了重大改进,进一步引发外界对该机性能的猜测。“鹘鹰”能否匹敌行销整个西方世界的F-35“闪电II”隐身战斗机?又是否能成功出口,创造中国航空业新的“第一”?本网(观察者网)军事评论员通过在珠海的一手观察,来详解“鹘鹰”的新变化。

  从当前已知的图片资料看,中国新式中型隐身战机是一种单座、双发、双垂尾的常规布局飞机。图为中国新式中型四代战机。

  自“鹘鹰”于2012年10月首飞以来,讨论该机气动布局者一直不多,反倒是关于该机定位和用途的争论不少。究其原因,主要是比起科幻而复杂的歼-20,该机的外形实在是缺乏“惊喜”。作为一种中型战斗机,该机采用常规气动布局,采用菱形机头、梯形主翼,平尾前缘和主翼前缘、平尾后缘和主翼后缘相互平行以减少雷达波反射方向。再加上两台涡扇发动机,它看起来活脱脱像一架缩小版的F-22。由于后者的隐身性能早已为外界所了解,大家对“鹘鹰”的气动性能自然就少了许多猜测。

  从当前已知的图片资料看,该型机是一种单座、双发、双垂尾的常规布局飞机,通过人体、车辆,该型机长度在16~17米左右,翼展在10米上下,属于典型的双发中型战斗机,机体整体体积介于F-15和MIG-29之间,机翼面积约40平方米。机头、机身呈菱形,双垂直尾翼向外倾斜,垂尾、主翼、平尾后缘前倾,使用带锯齿的起落架舱,属于基于隐身设计的战斗机。

  不过相比按“只要推力够,板砖也能飞”的思路设计出来的F-22,“鹘鹰”战机最大的短板便是其先天不足的“心脏病”。该机使用两台RD-93发动机,推力与苏联的米格-29战斗机相同。这种双轴、低涵道比的单元体结构的引擎,单台不加力推力为50千牛(5040千克力),加力推力为81.4千牛(8300千克力),这在上世纪80年代还能挤入先进行列,但明显落后于现在的顶尖发动机。“鹘鹰”机上的两台RD-93发动机的推力加起来比F-35上一台F-135的推力还差好几吨,与F-22的两台F-119相比更是差距甚远。

  由前所述,该机为常规布局,该型机主翼后掠角中等,展弦比较小,安装方式是四代机标准的进气道上缘位置,以提高机身和进气道升力体效应的使用效果。主翼的厚度较薄,属于针对超音速优化的小展弦比中等后掠角薄翼型方案。

  在这种“先天不足”的困境下,相似的气动布局必然占不到什么便宜,想要与F-35抗衡,最重要的就是进一步增强飞机的高速性能,特别是超音速飞行性能和超音速机动能力。

  其相对面积较小,与F-22超过78平方米的巨大机翼相比,其较小的机翼对盘旋性能有较大的影响,同时巡航状态的升阻比较差,影响航程,当然其超音速阻力会有一定优势。

  本次展出的“鹘鹰”模型与进行飞行表演的原型机有几处明显不同:该机用全透明一体座舱盖取代了原型机上的两块式舱盖,主起落架舱盖外形进行了修改,并在机头下方增设了与歼-20一样的EOTS传感器;同时,新模型在机尾结构上有较大修改,将原本前缘后掠、后缘前掠的梯形垂直尾翼变为前后缘全部后掠的新垂尾。

  机翼后缘安装有全翼展单块襟翼而没有使用襟翼-副翼分离的设计,襟翼打开角度较大,这主要是针对短距离起降和舰艇使用,全翼展大幅襟翼可以使得着舰-起飞速度降低约10节。

  这一系列的改进表明,尽管自首飞以来“鹘鹰”的试验进度不快,不可与已经推出多架原型机密集试飞的歼-20相比,但其设计团队仍在不断根据世界战机发展趋势和国内相关科技进展,进行有针对性的修改,以使其满足现代化空战的需求,而在动力不足的问题上,“鹘鹰”的改进可能要比外表更多。

  但是这个设计的奇特之处在于,全翼展襟翼设计主要是针对上舰,但是因为舰载机需要折叠机翼的缘故一般都是采取两段式的襟翼方案,每侧机翼使用两台作动器分别驱动两个翼面动作,而四代中型战斗机则采用了完整的单个全翼展襟翼,在上舰改造后还必须再在外侧增加。

  根据2012年珠海航展的消息,我国正在研制一款名为“天山”的9500千克推力涡扇发动机。虽然它今年并未在珠海航展上公开亮相,但该机与RD-93尺寸相似,无疑会成为“鹘鹰”战机下一步换装的目标发动机。

  一对作动器以驱动折叠翼段的后缘襟翼/副翼,增加了改装的复杂性。为何不采用两段式全翼展襟翼,是需要待后续资料进行分析的。或许该型机可能采用类似F-35C的方式,极大的加大翼展,在增加的外翼宽度上布置新的襟翼-副翼,但是这样凭空增加新的控制面必然带来控制律的不通用性,增加研制的复杂程度。

  使用该机后,歼-31的双发推力将接近F135单发,加上改进后更利于超音速飞行的后掠垂尾和比F-35更苗条的机身,“鹘鹰”不仅有望实现盼望已久的超音速巡航能力,还可在空战性能上与F-35一决高下。如果新发动机的油耗能够降低,“鹘鹰”甚至还可能获得更大的航程——本次航展开始前,从沈阳自行飞往珠海参展的歼-31在没有外挂油箱的情况下,于飞行途中经停了芜湖机场,似乎表明在留有余油的情况下其航程不足以实现直飞。沈阳到珠海的空中直线距离大约2300公里,如果算上机上的部分油料,歼-31航程应该不足2000公里(约为歼11战机的一半)。

  中国新式中型隐身战机采用向外侧倾斜的垂尾,可以有效降低雷达散射,同时也可以使得垂尾部分避开前机身拉出的涡流,提高在大迎角状态的可控性。图为中国新式中型四代机电脑图。

  不知是巧合还是有意为之,经过上述改进后,原本酷似F-22的“鹘鹰”,突然改变了风貌。除了使用两台发动机外,新展示的“鹘鹰”无论从外观还是性能上都更加接近F-35。这一变化在提升该机现有的作战能力的同时,也似乎在暗示着设计方对于该机作战任务规划的改变。

  平尾采用了和主翼类似的设计,平尾前缘和主翼前缘,平尾后缘和主翼后缘相互平行,这主要是为了减少雷达波散射的强波束方向。平尾安装位置较为靠后,平尾后缘在发动机喷管之后,可以提高配平力矩。

  但是其向后伸出的距离比F-15、F-22和F-35来说较短,设计相对保守。同时该机虽然采用了靠后的平尾,却没有和类似设计的F-15和F-22一样采用两侧尾撑设计,舵机安装在发动机舱两侧,转轴本身相对于尾翼靠前,需要较大的操作力矩,而且有卡轴的风险,这是其设计中比较奇特的一点。

  向外侧倾斜的垂尾,可以有效降低雷达散射,同时也可以使得垂尾部分避开前机身拉出的涡流,提高在大迎角状态的可控性。其面积较大,应该是为了提高高速下的方向稳定性的目的,这一点在F-22上表现较为明显。从这一点看该型机将主要针对超音速性能进行优化。

  涡升力是60年代以来,飞机气动领域的革命性变化,在主翼之前,利用各种涡流发生装置产生涡流,其流过主翼可以产生强大的升力以提高飞机的升力系数和抬头力矩,配合静不安定设计可以极大的提高飞机升力。常用的涡流发生装置包括了幻影2000上的小型固定副翼、J-10的鸭翼和F-16的边条。

  在四代战斗机上则出现了新式的“棱线”式涡流发生装置,其利用升力体原理,利用机身本身来产生升力,尤其是菱形机头、船型进气道的边线,其效果与传统的边条相当甚至更为强烈,而且可以有效减少边条增加的机身湿面积和阻力。同时菱形机身和船型进气道本身也是减少散射的重要隐身措施,一举多得的“棱线”是四代战斗机性能优势的重要来源。

  中国第四代中型战斗机机身设计与F-22颇多相似之处,属于典型的常规布局中型战斗机,主要设计方向是针对超音速机动性方向。图为中国新式中型四代机。

  该型机上没有采用传统意义的独立边条,而是采用四代机特有的三段式“棱线”边条,采用了菱形的机头和船型(两侧壁向外倾斜)进气道,配合精心设计的折现,同时兼顾了隐身和增升,从各国经验看是较为先进的设计。

  中国第四代中型战斗机机身设计与F-22颇多相似之处,属于典型的常规布局中型战斗机,主要设计方向是针对超音速机动性方向,主翼较薄,后掠角在40度左右,是比较适合高速机动的后掠角。但是其长细比相对于F-22较小,可能会是影响其高速性能的难点,可能基于此而采用了较小的翼面积和展弦比,以较高的翼载荷换取较小的超音速阻力,当然会牺牲一些盘旋能力和航程特性。

  在气动设计上,完全基于隐形需求而设计外形轮廓,基本上沿用了比较成熟的隐形飞机设计思路,如果能保证设计的精细和加工的细致,可以实现较好的隐身特性,其隐身效果可能与F-35类似,满足大部分作战需求。

  总体上来说,中国第四代中型战斗机是一种基于四代战斗机基本规范设计,力图平衡机动性、高速性和隐身能力的典型第四代战斗机。其与F-35相比,气动上更偏向于截击作战性能,而不是和F-35一样针对远距离对地攻击任务。

图片 1

  中国第四代中型战斗机机身正面看,没有附面层吸除隔板,从这一点判断其采用的不是加莱特进气道,很可能是DSI进气道。图为中国中型四代隐身战机。

  该型机的起落架设计和中国第四代重型战斗机歼-20设计类似,都采用安装在机翼根部,向前折叠到进气道侧面,这个安装方式是连接强度最强、抗冲击力最好的方式,美国的F-14重型舰载机和需要舰载的F-35都采用了这个安装方式,当然都是装入翼根而不是装入起落架侧面。F-14翼根是可变翼的固定翼段,空间充足,而F-35不需要考虑超音速能力,因此直接用最简单方式装入翼根,其起落架舱的突起使得其高速性能受到很大影响。

  而第四代战斗机中需要追求超音速能力的F-22,则采用了进气道下侧安装其逻辑,收入进气道侧壁方案,结构简单、重量轻,同时不影响机翼外形,但是其抗冲击能力较弱。歼-20和第四代中型战斗机采用这个独特的方案,主要是要求同时兼顾起落架坚固性和超音速能力,当然也提高了设计的复杂性和重量。

  从起落架设计可以了解到,中型四代战斗机是要求有较好的短距起降能力和超音速能力,从这些需求可知,该型机带有很浓厚的舰载战斗机色彩,设计上为舰载设计做了相当的优化。

  中国第四代中型战斗机机身正面看,没有附面层吸除隔板,从这一点判断其采用的不是加莱特进气道,很可能是DSI进气道,当然也可能是90年代601所针对SU-27改进提出的可调式鼓包进气道。

  DSI进气道是利用一个基于计算流体力学设计的鼓包达到消除空气附面层和对空气进行预压缩的作用,可以有效降低进气道重量、减少进气道缝隙数量以降低雷达反截面积,最早于F-35战斗机开始应用,而中国为巴基斯坦研制的FC-1“枭龙”战斗机则是最早使用该型进气道的服役机型,歼-10B战斗机和第四代重型战斗机歼-20也采用了该技术。

  因为起落架舱设计在进气道侧壁,所以该机进气道不是采用的直筒进气道,而是S型进气道,可以利用进气道遮蔽发动机叶片,减少雷达波反射。

  第四代战斗机设计上,都将常用的武器都放入机身弹舱内。图为中国中型四代机电脑图,这张图将导弹都挂在机翼外挂上,不甚准确。

  第四代战斗机需要追求隐身性能,所以必须尽可能减少飞机外表面各种突出,而外挂的武器弹药和副油箱就是外表面最强烈的反射源。所以第四代战斗机设计上,都将常用的武器都放入机身弹舱内,弹舱也成为了整个机体设计上最难点,其增大了机身内部体积造成空重的大幅度上升,同时还使得机身变宽变厚加大阻力。

  第四代中型战斗机的机身,相对F-22和歼-20来说较为瘦削和单薄,在发动机直径相差不大的情况下其弹仓高度和宽度都必然较小;同时由于起落架收入机身侧面,其也无法像F-35一样利用进气道侧面空间布置大型弹舱只能和F-22和歼-20一样在机身下部布置弹舱。

  从其机身厚度分析,如果采用类似F-22和歼-20的同时具有乱序发射-高G机动发射-大迎角发射-高速发射能力的大型弹射挂架,其较薄的机身只能安装如MICA类似大小的较小体型空对空导弹,如果采用类似F-35的较为简单的挂架设计,则可以携带如PL-12这样的标准尺寸空对空导弹。

  当然这主要是针对雷达制导中距离空对空导弹,小巧的红外制导近距离格斗导弹需要在发射前就锁定目标,因此在F-22和歼-20上设计了复杂笨重的侧弹舱,可以再高速机动状态下将导弹伸出机体外,用红外导引头捕捉目标然后发射,由于该机机身侧面被起落架舱占据,同时机身长度也不如歼-20那样可以在安装起落架舱后仍然有空间布置格斗弹舱,因此该机应该没有携带格斗弹舱的能力。

  由于较小的腹部弹舱,该机基本不可能拥有类似F-35这样携带重型的能力,从这个角度来看该型飞机还是一种典型的制空用战斗机。

  如前所述,外挂武器和副油箱是最严重的附加反射源,因此第四代战斗机设计中非常重视减少副油箱的使用,在普通作战任务中尽可能完全依靠机内燃油完成,这与第三代战斗机严重依赖副油箱的情况完全不同。

本文由www.8029.com发布于新葡萄京官网,转载请注明出处:解决需做大改进,军事观察室室

关键词: www.8029.com 新葡萄京官网