现代很多战斗机都采用了这个技术,比如F-15,F- 16,F-18,米格-29 等,加上现代的控制系统,和新式制导导弹等对战斗机战力的提升使飞 机又跨进了一个新的时代,这些战斗机被统称为“第三代战斗机”。第三代战斗机是现在空 战战场的主力机型。 3.9 战斗机的一项重要任务就是发现敌机迅速起飞,并且可以在不大的机场起降,因 为战时的飞机场可能被炸得支离破碎,只有一小段是完整的,这就要求飞机的起飞和降落 速度不能太大,因此,又有一项新技术被发明,这项技术在中国引以为傲的J-10 战机上也 有很好的体现,那就是鸭翼的设计。 大多数飞机采用正常气动布局,即飞机的水平尾翼位于机翼后。当飞机以正迎角飞行 时,为保持飞机平衡需要使升降舵向上偏,并产生负升力,其方向恰好与机翼产生的升力 方向相反,因此正常式飞机的水平尾翼总是使全机升力减小。而“鸭”式飞机是将水平尾 翼移到机翼前,并称之为鸭翼。因为水平尾翼位于中心前在正迎角时,鸭翼将产生正升力, ,以保持飞机平衡,故鸭翼对全机的升力贡献是积极地。 “鸭”式飞机在超音速飞机中应用较多,在大迎角飞行时鸭翼前缘产生的脱体漩涡, 在沿着机翼上表面向后流动时,会产生类似边条飞机的有利干扰,使机翼升力增大。这对 飞机起降非常有利。如中国的J-10,欧洲联合研制的“台风”,法国独立开发的“阵风”, 瑞典的SaabJA-37,其起飞距离和着陆距离分别为400 米和500 米,仅为同类未使用鸭翼 战斗机的一半。 四、我国的航空工业的成绩和不足 我国是世界文明古国,中国的风筝和火箭是世界公认最早的飞行器,但在近代我国的 屈辱史中,中国的工业被世界远远甩在后面,尤其是航空工业,这种技术高度密集的产业, 在建国前,中国的航空业成就几乎为零。 4.1 建国六十多年来,中国的航空工业得到迅速发展,中国走过了由引进,仿制到自 主研制的一段艰辛历程,但成果丰硕,尤其近年来,以“飞豹”战机的列装为标志,翻开 了我国拥有自主知识产权战斗机时代的到来。现今它早已成为中国海军航空兵的主力战机, 并参加了多次中俄和上合组织的大型国际间的演习,得到多国的一致好评。但设计师团队 依然在对“飞豹”不断地改进,使它的性能得到了很大的提升。而后,中国自主研发的J- 10 再次震惊世界,中国成为了少数几个可以自主研发三代机的国家。 继J-10 之后,中国 又相继推出J-11,“枭龙”和J-20 等等。其中“枭龙”战机为中国与巴基斯坦的合作机型, 它为我国的航空工业打开了国际市场。J-20 为我国的四代战机的原型机,它也标志中国实 现了在短短十几年中由三代机发展到四代机的飞速进步。这又是中国航空工业创造的一个 奇迹,是全国人民的骄傲。 4.2 但实现了这么多成就的中国航空业还是有相当的不足,越欧洲,美国,俄罗斯等 航空业强国依然有较大的差距,最明显的莫过于发动机技术。从“飞豹”到J-10,从“枭龙”到J-11,就连我们引以为傲的J-20 都无一例外的装着俄罗斯的发动机,这也使得中国 的航空业至今仍受制于国外的众多的企业和公司,如果一旦开战,战局变化,无法从国外 获得发动机的补充,那后果将不可想象。 还有中国的空气动力学发展落后,中国缺少大型试验设备对空气动力学的新理论航空 新产品进行测试和实验。例如在中国的多款飞机上都能找到国外飞机的影子,比如J-10 以色列的“幼师”战斗机:;而J-11更是几乎全盘照抄苏-27 的气动外形。这其中原因恐 怕不仅仅是中国人缺乏创新能力那么简单。 缺乏航空特种材料,例如中国试图仿制俄制发动机叶片时就是由于无法找到合适的材 料而使这个项目暂停。 中国还缺少从事航空工业的专业人才。因为空气动力学属于力学中流体力学的一个分 支,在力学中固体力学一直是备受追捧,而空气动力学这个“新生儿”就没有得到太多人 注意,直到在钱学森郭永怀老人家的建议下,我国组建了中国空气动力学研究与发展中心。 五、由世界先进战斗机看航空工业的先进技术 世界航空业的先进技术是什么?那就看看世界航空工业的老大——美国。 美国与二十世纪八十年代开始研制新一代战斗机来取代当时还十分先进的F-15 等三代 机。通过招标的方式和几次测试,最终确定由现在大家看到的F-22“猛禽”做这个继任者, 它最早在1990 年试飞,也就是说,美国的四代机,整整比中俄早了二十年!但是即使是二 十年后的几天,但那我们的航空业飞速发展的今天,我们看着美国20 年前的数据,我们还 是可以叫它们是“先进技术”。 5.1 我们从美国四代机上所采用超出想象的气动技术就能看出这些技术到底有多先进。 首先说飞机的外形设计,它不仅考虑到高速低速的气动需要,并且很好的结合了机动性和 巡航的要求,而且F-22 与F-35 所能做的是超音速巡航,即在不开发动机加力的情况下长 时间超音速飞行,这说明其减阻设计已经达到了一个新的时代。因为其他三代机,甚至二 代机虽然可以超音速飞行,但时间短暂,原因是超音速飞行要对抗强大的波阻,这使得燃 料用量大增,严重影响飞机航程。不仅如此,长时间的超音速飞行对机体寿命是有很大影 响的,F-22F-35 既然可以实现超音速巡航在材料学上的进步也绝不是一小步。另一个让人 匪夷所思的性能,就是在实现超常的巡航能力的同时其气动布局也同样胜任超常规机动的 任务。它是现今机动能力最好的飞机,其机动能力超过了苏-27,可以完成众多违背气动规 律的动作,如迅速调转机头指向,在空战中这可以迅速占领有利位置,变被动为主动。 5.2 而且值得注意的是,在强调这些常规性能的同时,对F-22,F-35 还有一个苛刻的 要求,就是要求外形要兼顾其隐身性。其实在这两款四代机出现之前,美国在外形隐身性 方面已做过大量实验和研究,F-117,“夜鹰”隐形战斗机就是一个尝试。它使用了多三角 面的设计,尽量减少大平面的出现,虽然其隐身性异常出众,但是它在气动减阻方面的性 能实在不怎么样,对它来讲,就连超音速都是很困难的。可见,隐身的外形和传统要求的 气动外形是有很多矛盾的。但是这两款四代机都很好的解决了,美国人发现正面最大的反 射雷达波的面在发动机的进气道,因为发动机中的涡轮桨叶是在高温中工作,是不可能使 用隐身涂料的,所以美国就在此做文章,将进气道改变,使其成为“S”型,这使得桨叶 被隐藏在其中,而雷达波也会在反射过程中减弱。 5.3 要想实现以上的性能还用一个重要的部件没有提到,那就是发动机。 5.3.1F-22 搭载的发动机是普惠公司F-119. F119 的主要性能参数为:最大推力156 中间推力105千牛,总压比35,涵道比0.3, 涡轮前温度1577~1677,最大直径 1.13 重量1360 千克。与普惠公司为第3 代战斗机F-15、F-16 研制的 推重比为8 一级的F100 发动机相比,F119 在总级数、零件数、推重比等均有较大的改进。 值得一提的是,F-119 是世界上六款推重比超过10 的一种,但其他的五种均处于实验中。 5.3.2 在这个发动机上还有另一个重要的技术使用,那就是矢量推进技术。尾喷管 元收敛-扩张矢量喷管,喷管上、下的收扩式调节片可单独控制喉道与出口面积,且当上、 下调节片同时向上或向下摆动时,可改变排气流的方向,从而改变推力的方向。发动机的 推力能在飞机的俯仰方向20内偏转,从+20到-20的行程中只需1 秒钟。推力和矢 量由双余度全权限数字电子控制系统控制,用由煤油作介质的作动筒来操纵。调节片设计 成可减少雷达散射截面积;为减少红外信号,对调节片进行了冷却。尾喷管也采用"Alloy C"阻燃钛合金以减轻重量。这使得飞机可以在为喷口的作用下做出众多匪夷所思的非常规 机动。由于材料学的进步,使得F-22 的红外信号大大减小,这就让F-22 使很多空空导弹 “瞎了”。 矢量推进的技术在F-35 的身上体现的更为明显,相比较F22 的二维推力,F-35 使用 了三维推进,为喷口甚至可以九十度大转弯,来实现垂直起降。 六、航空技术发展方向 6.1 更高的速度。自美国提出“一小时打遍全球”计划,空天战机(飞传统意义的飞 机,因为其即能在大气层内飞行,也可在大气层外飞行)就被写到了各个国家的航空发展 计划中了。现在中国,美国,俄罗斯,印度,欧洲各国纷纷提出了自己高超音速,空天战 机的计划,虽然各国都提出了冠冕堂皇的理由说明此项目的和平利用目的,但是它的军事 价值却是不言自明的。各个国家的进展当属美国最快,它的验证机X-37B 已经多次试验, 随多次失败,但其积累的经验使它离实战越来越近。它创造的25 倍音速的速度也是“一小 时打遍全球”计划变得越来越可行。 6.2 新的动力技术。现在最新,看似最现实的莫过于超然冲压发动机了超燃冲压发动 机是指燃料在超声速气流中进行燃烧的冲压发动机。在采用碳氢燃料时,超燃冲压发动机 的飞行M 以下,当使用液氢燃料时,其飞行M数可达到6~25。超声速或高超声速 气流在进气道扩压到位置4 的较低超声速,然后燃料从壁面和/或气流中的突出物喷入,在 超声速燃烧室中与空气混合并燃烧,最后,燃烧后的气体经扩张型的喷管排出。