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當前熱門:沈飛新艦載機和國產六代機

2023-04-14 21:43:35    來源:航空知識    

首先從沈飛的新型隱身機說起吧,我們目前看到了好多照片,這是最近的一張,目前可以看出來座艙采用了F-35/殲-20類似的內隔框整體式座艙設計,可以看到,還有座艙平顯延續了殲-20的設計。

機頭下方還有一個露出的黑點,尺寸很小,類似一個刀型天線,之前比較肥碩的下巴EOTS系統消失了,最讓人有興趣的是前起落架,有點奇怪,貌似有前拉桿,但是長度差了一倍左右,更像是前伸的扭力臂,座艙蓋的開啟方向,從F-35的后開又變回了傳統的前開模式,對比看一下,機頭側面有個飛機編號,好像是31003,這應該是31家族的第三架。

這是某些網友做的FC-35和F-22的側面對比,可以看到該機的機頭是比較肥大,上下2張圖對比,可以看到座艙蓋的后緣傾斜角度,上圖較大,下圖較小,這一點說明,是兩架不同飛機,不同構型。


(相關資料圖)

下圖有個超長的前起落架拉桿,這是和彈射器掛鉤結合的獨特設計,非艦載機莫屬,飛行員彈射座椅和后隔框距離近很多,座艙蓋后緣太高,接上一個肥厚的脊背,直接山寨F-35的設計,放棄了后視野,改EODAS監控界面,這也是一種比較時髦的設計。

這是最新版本的單座殲20戰斗機批次最大的不同是蓋子后緣抬高,脊背鼓起,增加點內部空間,高速減少一點點阻力

從FC-35和殲-20的改進來看,經過10多年的折騰,中國設計師還是接受了F-35的設計哲學,簡單解釋就是:EODAS的效果還是比肉眼強,一般可以看10多km,而且是360度球形的監控畫面,對于防御來襲導彈和近距離的飛機,有很好的效果,這種設計也為未來全無人戰機自動作戰奠定了堅實的基礎,計算機識別目標總比人腦要快。

二者對比一下,FC-35飛機的后脊背抬升比F-35A/C更高一些,更流暢,F-35的座艙蓋和脊背上邊緣并不是特別流暢,有個明顯的內凹部位見上圖,就這個角度來看,東北的設計師并沒有簡單照抄。

這是網友CG新機和老版本真機對比,大約后脊背會多那么200-300kg燃油空間吧,對真機性能性能不大,脊背提高一些,高速阻力會減小一點,安裝全新的渦扇-15,或許能達到史無前例的超巡速度和持續時間以及距離記錄,也將可能趕上美帝F-22尾部雷達紅外隱身等特性控制指標。

FC-35的事情,大體就到這里,下面說六代機的事。

先看美國的套路NGAD和F-22戰斗機的對比,簡單對比可以發現,該機的氣動超級簡潔,取消了平尾和垂尾,飛機平面外形幾乎就是一個簡單的箭頭形狀,這種設計不用說,就是飛高速的料,從線條來看,飛機的雷達反射發現方向,就2對,F-22戰斗機有12對,這是一個巨大的飛躍,而且飛機的后掠角非常大,初步估計在60度左右,而F-22的后掠角只有42度,如此巨大的差距,讓人聯想起一款經典老飛機:協和。

這是該機和F-22,F-35以及B-21的尺寸對比,可以看出來,該機比F-22大約大了一圈,比F-35大2圈,和B-21飛機長度差不多,但是翼展只有一半左右,B-21是轟炸機,極端強調航程,所以必須增大翼展提高升力。

這里提供一個美國過去氣動布局選擇的研究結論,讓我們集中在第三種,無尾布局上,可以看到,該機的優勢和劣勢都很明顯,就是分數1分為優勝,4分最差。

好的地方在于信號控制(就是隱身),摩擦阻力最小,(亞音速飛行的福音),激波阻力最小(超音速飛行的福音),機翼機身干擾阻力小,(機翼尾翼機身都一體化了,干擾啥)機體重量最小(成本低),作動器需求少(控制面少,省錢)。

弱點在于:舵面太少,沒法重構,(現在可以用推力矢量補充),大迎角性能差(咳咳,激光炮伺候),最大配平升力不太好(不考慮大迎角高機動,那就無所謂,加了推力矢量可以彌補一些),短距起降性能差,垂直舉升狀態下飛機接近地面/飛行甲板時排氣流導致的下吸效應不好,亞音速配平阻力普通,超音速配平阻力普通,誘導阻力巨大(幻影三角翼飛機的頑癥)。

這是美國公布的多種NGAD方案,不管哪一種方案,都凸顯了一個設計:徹底取消平尾和垂尾

就這些結論來看,大家大約能明白,美國給的六代機方案,幾乎都是一個模子的光溜溜大三角翼飛機了吧。

今天的重點在六代機,所以別的氣動布局的分類不提,就把欄目給大家翻譯一下,大家自己下面看,(friction drag 摩擦阻力)(induced drag 誘導阻力)(wave drag 激波阻力) (interference drag 干擾阻力)(subsonic trim drag 亞音速配平阻力)(supersonic trim drag 超音速配平阻力)(empennage weight 尾部重量) (fuselage weight 機身重量) (high alpha capability 高機動能力)(trimmed max lift 最大配平升力) (STD performance 短距起降能力) (IGE suckdown 近地面吸入效應?) (signature 信號特征) (actuators 致動器(復雜度or設計難度))(reconfigurability (控制)安全性)。

最簡單的邏輯就是,上世紀60年代防空導彈大發展,戰斗機和防空導彈之間相互搏殺,導彈在造價,射程速度威力上完勝戰斗機,戰斗機要生存,就必須先干掉或者消弱防空系統的探測能力,這是根本,雖然也有長臂戰術還有假目標,干擾機等套路,隱身技術目前看來最拉風,也會和其他戰術和武器一起配合作戰使用。

隱身飛機和誘餌導彈/無人機/干擾機一起使用,是未來作戰的套路,隱身技術起的作用最大,隨著時間的推移,無人機會逐步發威,并一點點取代有人機沖殺在一線。

未來六代機的發展,估計無人機是大頭,美國目前的計劃是有人高價機NGAD200架,便宜的無人版本1000架,中國或許會加倍,現在人力成本和制造還有優勢。

六代機的無人機使用,目前有些分歧,有的全部做耗材,有的則要求分開高檔重復使用的和耗材類型,從物理規律來看,耗材成本低,使用的器件檔次差,性能比較低,高檔性能高,各有其用途,所以,未來無人機的爭奪將是一場酣暢淋漓的大戰,尤其門檻不太高的那些耗材機,航空的所有廠所,航天兵器等,也不會錯過這個世紀盛宴,誰能吃到,還是很考驗本事,一家招標,百家瘋搶,想想都歡樂。

說到這里,不得不扯一下,上世紀70年代的超音速客機大戰,歐洲勝出,美國放棄,美國的兩款飛機,各自不同,波音的太猖狂,巡航速度高達2.7馬赫,價格貴死,巡航升阻比居然高達7.95,麥道的AST方案,速度只有2.2馬赫,難度低很多,經濟實惠和協和類似,升阻比高達9.6,和英法協和飛機相比,飛機更大些。

這是麥道公司的AST高速客機方案,可以看出還有一個很小的平尾和垂尾,機翼后掠角非常大了,超過70度,追求極致的高速阻力小

協和飛機巡航速度2馬赫,在經濟和技術上達到了很好的平衡,速度再高代價極大,但是事后看,噪音卡死了該機的市場,對于一款民用飛機而言是死點,換成六代機這種軍用型號,根本無視噪音。

按照這個要求來看,新一代六代機,應該能達到2馬赫的巡航速度,這個速度的升阻比估計在8-10之間,2.5馬赫的極速,再高就是熱障區,代價太大,得不償失,更高速度區間,中國和美國都在努力,大約4-4.5馬赫的高速飛機,難度巨大,風險極高,目前都在探索,何時能投入使用,還是一個未知數,尤其中國在渦輪發動機上基礎積累較差,單純依靠火箭則運載效率太爛,美國人沒有這些問題,但是他們也沒有多少把握搞定復雜的多模態動力系統,超燃沖壓理論極限10馬赫,目前誰都沒有正式突破,沒有一個實用型號投入使用,即使是小型的導彈,何況是大型的作戰飛機。

目前起飛重量最大的隱身戰斗機,美國F-22和中國殲-20,最大起飛重量在35-36噸之間,未來六代機,采用兩臺20噸以上的變循環發動機,最大起飛重量可能達到50噸,甚至60噸量級,幾乎逼近了轟-6的下限,非常恐怖。

這是兩個不同的來源,第一個是成飛航展的構想,下面是上海某航電單位的模擬圖,從可信度來看,二者都差不多,單發,大三角翼,無垂尾,機頭棱線和機翼有個比較小的夾角,但是上圖機頭更尖銳更長點,下圖機頭短點,機翼根部弦長更長點,和美國公布的方案,差距不大。

或許有種感覺,我們的機翼后掠角更小一點,或許是對亞音速巡航做部分妥協,這需要設計師在亞音速和超音速巡航之間做取舍,美國發動機牛叉,自然可以做的更純粹一些,我們發動機弱,在氣動上就必須做更多的妥協,這種妥協在核心的隱身能力上,也不會造成臺階性的減弱。

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