軍事亂談

酒後亂言,看客不必當真
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閑聊隱身與下一代戰鬥機技術發展 (序,1)

(2006-05-13 17:20:16) 下一個
閑聊隱身與下一代戰鬥機技術發展 (序,1)
離開軍壇也有幾年了,一直忙於生計無瑕落筆,無奈承蒙各位網友掛念,今日乘此有閑之時賈雨村言幾句,為各位茶餘酒後多添一道話題,諸位看客亦不必當真,更無須大筆一揮批駁老狼的言論,RELAX。。。。
隱身技術近十年來得到前所未有的重視,幾乎所有的現代軍用飛機都要和隱身掛上鉤,連阿三拚湊的LCA那破爛兒也要聲稱有隱身能力。什麽是隱身,事實上正確的稱呼應當是低雷達反射麵 (降低紅外特征另談),radar cross section,俗稱RCS,要隱身就要想辦法降低RCS讓雷達波反射到其他方向,而不是反射到接受機的方向。事實上自雷達發明之後沒多久,許多研究人員就注意到了不同形狀的物體對雷達有非常不同的反射特征,具體到飛機的外形有以下的現象,在不同的機身截麵形狀裏,頭盔形RCS最低,就是象兩個U字母對扣一起,或者象把兩個鋼盔口對口的扣一起,如果你仔細觀察以下SR71的機身形狀就明白了;機翼的前緣隻在某一特定角度有較大的反射量,偏離這個角度,則反射量急劇下降,水平尾翼一樣的道理,如果你仔細觀察以下F22 或 YF23 的外形就會發現其外形所有有後掠角度的地方,後掠角全部是相同的;垂直尾翼反射量大但如果象內側或外側傾斜的話,反射大幅度下降;進氣道是個主要反射源,尤其是發動機最外麵的風扇或壓氣機葉片;暴露在外的座艙,飛機的外掛等等;此等研究結果直接導致了SR71的外形,可以說SR71是最早的具有隱身特征的飛機(指投入生產並服役的)。不清楚LOCKHEED公司是如何說服美國政府的,但六十年代臭味小組得到綠燈開始HAVE BLUE的工程研究發展階段,此項目在極其保密的情況下與1975年首飛,連美國國會的許多參議員都不知道,一直到八十年代李根政府出於政治原因才公開為此軍方大為不滿。HaveBlue(後來命名為F117)機身上部幾乎看不道流線形,全部是反射麵,發動機進氣道也有網格覆蓋,當尾噴口分散成多塊出口,降低紅外特征當。當初首次試飛時很多人懷疑這黑盒子能不能飛,可以說沒有電傳操縱係統,F117是無法控製的。之所以搞成如此古怪外形實屬無奈,在60-70年代雖然對隱身技術進行了多年研究,但始終無法準確控製RCS反射量,LOCKHEED的計算程序隻能處理簡單的反射麵,這在當時是一道科學難關--雷達波在一連續表麵的反射量的計算方法,其計算量理論上是無窮大,更何況當時的計算機技術亦不如當今發達,解決不了這一問題隱身飛機便無法充分采用空氣動力學及流體力學的模型(所謂流線型)。NORTHROP在B2的工程研究上也同樣堵在這裏。然而70年代出一位蘇聯數學(及物理學)家天才的找到了一種有效的簡化算法,可悲的是蘇聯政府沒有意識到這一發現的重要性,隻將其列為最低保密等級,在一內部發行的刊物上發表了 (這也說明到70年代蘇聯還未進行隱身技術的深入研究,可悲可歎可惜),這一文章被CIA的特工沒費多大功夫就那到手,而對NORTHROP公司來說無疑是天上調下一塊金磚正砸腦袋上,B2的發展自此一帆風順。那蘇聯學者在蘇聯解體後移民到美國如今在加州一大學教數學,為此他對多年後前來采訪的記者說,很高興為隱身技術作了一件大事,當時他自己也沒想到那小小的發現會有如此巨大的威力。F117和B2都采用了當時最先進的電傳操縱係統,B2的飛翼外形早在50年代出NASA就發現了其優異的飛行特征,大容量,但飛翼在操縱上是典型的非穩定型,所以在搞了一架實驗機後邊停止了發展。在70年代F14/15/16/18技術技術基本定型之後,許多公司及NASA都在研究下一代技術,在80年代NASA和GRUMMAN聯合搞了X29實驗機,鴨式布局前掠翼,進行了多年的試飛研究;PW改裝了一架F15以實驗其矢量推進技術;在歐洲鴨式布局成為共同的選擇,法國陣風,英德聯合的EFA及瑞典的JAS39,都是鴨式布局,以色列的LAVI也跟隨潮流。。。

LAVI是以色列為擺脫對美國武器裝備的依賴,自行開發的輕型多用途戰鬥機,采用一台PW1120渦噴發動機,PW1120事實上是F100的簡化版,由於美國政府的幹涉此計劃中途停止了,以色列在八十年代秘密的將LAVI的一些關鍵技術轉移給中共,許多人認為以色列是因為二戰期間國民黨執政時的駐歐洲中國大使館給五萬七千多名猶太人與簽證,使這些人在戰爭期間滯留中國而免遭納粹屠殺,出於感激報恩才向中共提供幫助。事實上中以合作還不隻這些。由於當時中共航空技術十分薄弱,此舉無疑是雪中送炭,隻是山姆大叔拒絕向以色列提供PW1120發動機才使中共不得不轉向老毛子。歐洲的軍事計劃從來都是政治因素大於技術因素,經過多年的折騰終於定下來的EFA計劃,法國陣風,還未等到試飛,蘇聯新一代的SU27在芬蘭被北約的偵察機發現了(代價是機身被SU27劃了個大口子差點墜機)多年的謠傳終於得到了證實,由於蘇聯很快解體SU27的性能也很快被北約了解,前蘇聯的專家們將經典的空氣動力造詣發揮到了極點,從很多方麵看SU27都達到了登峰造極的水平,連前蘇聯空軍都承認其性能無可挑剔。九十年代北約進行的一次模擬分析發現歐洲戰鬥機或法國的陣風都無法有效的對付SU27及改進型。然而以上所有型號都沒有隱身能力,仍然屬於傳統的造型。1991年底美國空軍正式開始下一代戰鬥機的招標,兩個非常明顯的要求;1,隱身,2 超音速巡航,
此時前蘇聯已經開始崩潰,根本無瑕顧及這些,可惜那些優秀的蘇聯學者們連自己什麽國籍都還沒搞清楚,那裏還想到下一代技術,(這些都要感謝割耳扒橋夫這個傻冒,還有夜裏親這典型的俄國酒鬼,用北京胡同拉板車大爺的話說丫挺的整個一傻B。)
最後入圍的兩家總承包商MD的YF23及LM的YF22;
MD有多年在戰鬥機成功的經驗曆史,F4,F15,F18,都是MD的產品,MD在經過多年的研究及征求了許多空軍高級官員及許多飛行員出身的將領的意見,推出的是幾乎全新的概念,注重超音速巡航及隱身能力,機身尾部沒有傳統的水平尾翼及垂直尾翼,取而代之以V字型的操縱麵,進氣道是S形,MD認為未來的空戰隱身和超音速巡航是主要方式。
LM則采用較為保守的傳統造型有水平尾翼,V型雙垂尾,很明顯LM側重隱身加機動性的綜合。值得注意的是這兩家都未采用鴨式布局,經過80年代的多年實驗結果發現鴨翼對隱身性能影響較大,前掠翼更甚,而通過推力矢量控製技術及先進的電傳操縱可彌補操縱的不足。
YF22/23可以說是第三代的隱身技術,F117為第一代,B2為第二代,這一次飛機的氣動外形經過仔細的反射量計算,是現代空氣動力學與第反射理論的結合,即保持了低RCS又不降低氣動性能。然而美國空軍及國防部確有另外的打算,首先對於未來的空戰模式還有不同的看法,高機動性還不能完全說過時了,再者上一代戰鬥機的經驗尤其是PW F100發動機的反複。70年代初F100發動機是當時第一台推重比達到8的渦扇,由於過分強調性能使得後來在服役中出現了一係列的可靠性及維護性的問題,一直到80年代才基本解決。
YF22/23 對發動機的基本要求是推重比10,不開加力的情況下要達到足夠推力以保持超音速巡航,矢量推進,同時對可靠性及維護性提出了非常高的要求; PW和GE同時競爭發動機,PW推出小流量比較為傳統注重可靠性及維護性能的PW119,GE則提出了變循環技術的GE120(參閱老狼的舊文),即可變流量比在需要大推力是通過特殊可變通道降低流量比,在需要經濟性能時增大流量比以提高燃油效率。PW對自己的方案充滿信心,公司的負責人私下裏透露,GE120的關鍵技術難關是1 變循環,2矢量推進,關於變循環PW早在SR71的渦噴發動機上就有類似似的經驗,深知其中的困難,矢量推進技術,PW早在80年代就在F15上進行了多年的實驗研究,技術較為成熟。暗示GE很難短期內攻克這些難關,正因為如此PW采取了保守的技術,小流量比的渦扇,避開變循環,在其他方麵下功夫也能達到性能要求,更重要的是這樣一來PW就可充分發揮自上一代F100一來積累下來的可靠性及維護性的經驗教訓。
最終YF22/F119-PW中選,為此LM確立了在新世紀航空工業的最高地位。F22在隨後又經曆了長達13年的改進更新,直到2005年底才正式加入現役。

(未完待續)

注;本狼將貼一係列短文詳述80年代後的戰鬥機技術的發展其中包括許多細節,本文隻是序幕,望各位網友積極討論既鼓勵老狼寫下去亦可提升本壇的人氣,還可給姘個夫,死驢撐等裝卸工們一學習的機會,使他們今後不要亂講話,免得讓人笑話。
班主,可否將拙作在頭上多留一會。

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評論
龍鳥 回複 悄悄話 靠,太過分了,樓下連中國研究飛機都不知道。航天飛機都上天好幾回了
一之笨蛋 還是我,看了你的關於中國飛機的評論,是真的嗎? 我好象從來沒聽說過,中國在研究飛機啊,怎麽好象很厲害的樣子???

還有台灣的空軍厲害嗎???
一之笨蛋 加油,我把你的網頁給一個台灣人了, 你有幻影2000的評論嗎?

我很想知道我們有類似的飛機嗎?????

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