|
|
2 x8 ]8 h+ a6 a4 q7 U! X网传的空警600图片
- B a! Z/ g [) ^" f( d1 w4 \: Z- J u3 A' e7 X
最近网上开始流传空警600试飞的图片，据说这是与中国航母配套的舰载预警机。如果属实，这是美国E-2系列，之后的世界上第二种舰载预警机，如果不算早期的半试验性、半实用的预警机和苏联时代的夭折的设计的话。E-2A在1964年首飞，但E-2A和E-2B很短命，1971年首飞的E-2C才成为真正定型的舰载预警机，E-2D在2010年开始交付使用。除了E-2A到E-2B的外垂尾面积略有增加外，E-2系列的改进集中在电子设备和发动机，气动外形和尺寸基本不变。% m. u* u) F. X" T7 H
& j, g5 m0 g G* z- ~3 L舰载预警机的重要性不言而喻，但舰载预警机在设计上充满挑战，在某种程度上，比舰载战斗机还要难设计。舰载预警机的起飞重量未必超过舰载战斗机。同样采用弹射起飞，E-2D的最大起飞重量为26吨，F-18E则达29.9吨。舰载预警机的航程也未必超过舰载战斗机，E-2D的航渡航程为2700公里，F-18E则达3300公里。不过舰载预警机的留空时间倒是更长，E-2D可达6小时，F-18E只有3-4小时。长航时决定了舰载预警机的设计特征。7 p/ {; ^$ J+ ?6 y7 M
7 |; p& O \ `2 h! P4 ?' O
/ P( i& v9 }3 T/ _7 f, z. q: |! lE-2D的气动设计已成经典，并不是说这气动设计有多先进，而是因为围绕上舰要求，这已经最优化了
y$ U% J' _$ N2 \0 z0 G& g- A2 b. ^1 P( z
q8 E9 k, _0 E% Y O
雅克-44随“乌里扬诺夫斯克”号的夭折而下马了，这比E-2D大一圈
, k+ k1 U1 m" X! c/ Z0 W! F+ z9 V* O9 {2 ^; Z) w
( p& }+ y& E0 a8 w
安-71的设计很是科幻，但最终还是因为不适合上舰需要而落选了8 P4 R! P$ n% ]/ S4 D b
* `6 C; o$ ~$ b. W) M
4 Q$ H* _* N9 c! @% l( h: q/ F
同比例比较之下，E-2系列（这里是E-2C）显然小巧得多，小巧对于上舰很是重要
% K# U3 w3 U8 W2 Y( ~6 Q& c9 x$ Z1 m$ w+ ^, j1 B& b
+ o% @$ f3 }- }( `5 H! {
模型航母平台上的模型舰载预警机显然与E-2系列很相似* `/ G/ D6 S# c! ~3 k% }
9 k" h- K2 O$ ?: y0 f& d4 @; l7 L
长航时需要大展弦比的机翼，也就是像滑翔机那样的细长机翼。但太大的翼展对于航母使用很不友好，即使在停机时可以折叠，起飞、着舰的时候还是要展开的。E-2D的翼展为24.56米，雅克-44为25.7米，不是偶然的。翼展31米的U-2有过上舰记录，但那是清空甲板后才做到的。安-71的翼展达到31.9米，落选与此不无关系。
0 S/ ?6 P& h( @5 i2 o1 |( _$ x% A
1 U( O2 w8 v3 {3 T同时，舰载预警机的长度也不宜太大，长度决定舰上的占地，影响甲板上和机库里的停机数量。高度也受到限制，机库高度是一定的。E-2D的长度为17.6米，雅克-44为20.4米，安-71为31.9米。高度方面更离谱，E-2D为5.6米，雅克-44为7米，安-71竟然高达9.2米。作为参照，“尼米兹”级航母的机库高度为8米，俄罗斯夭折的“乌里扬诺夫斯克”号的机库不比“尼米兹”级更高。这样看来，安-71实在太大了，早早落选就不奇怪了。一直有说法，中国第一代舰载预警机将从运-7改装，运-7的翼展为38米，长度为34米，高度为11.2米，直接上舰显然是不行的，修改到E-2D的尺度的话，那就是彻底重新设计了。所以用运-7做陆基测试是可以的，从运-7改装上舰是不现实的。
* B7 \: ?( N& v- ~' t l4 g" H' N, Q9 q9 ~& q1 I8 W' k3 d
) [; p1 o2 J8 S0 M. [5 r
运-7改装的JZY-01用作技术验证机是可以的，但直接上舰是不行的，太大了" ~7 y2 q/ t& p( }: d. P
1 @* y& I4 m# y1 e" W
: L7 }# z/ `, u$ n& y2 m7 s& z
难说这是不是精确测绘，但从这里也可以看到，JZY-01比空警600大一号/ e" t9 k* ]" d+ S7 u5 F: l4 [
/ y. \$ ?% i7 c3 |9 H
舰载预警机的尺度限制严重影响了气动设计。由于长度受限，而雷达罩对垂尾的干扰太大，只能用四片垂尾增加方向稳定性，否则就要采用特殊手段，重建方向稳定性。当然，四垂尾相对于单垂尾和双垂尾来说，阻力和重量增加了，但其他特殊手段同样有代价，只是途径不同而已。垂尾不是用来转弯的。垂尾的作用与风向标相仿，用于在偏离风向（对飞机来说就是航向）的时候，由于不对称风压而自动重新对准风向。垂尾面积加上重心之后的机身侧面积要大于重心之前的机身侧面积，才能起到风向标的作用，战斗机有时用腹鳍，也是同样的道理。" {+ k& _( B% H
; F* t4 ~, G8 x- Z' c
7 z" m h! s$ X( r5 U% n2 k' e6 k
: F, d/ E1 c3 H; Q1 t3 v
* c) p( R. C+ a+ ~垂尾和风向标尾羽一样，是用来稳定航向（在风中指向风向）的，不是用来转弯的' [2 J, d6 T7 N! C4 U! {8 c# f
4 h4 g! g- C$ F
J3 A# ?5 J4 k U9 n
如果尾翼不能足够高大，也不能足够远离雷达罩的气动干扰，那就只有增加垂尾片数，才能达到足够的“尾羽”面积- i2 l" D: Y# C- A# {; m- i
9 X2 o5 e2 S5 Z) L由于机身较短，还要尽可能使得雷达罩避开垂尾，雷达罩的支架只有靠近机身中点。但这使得机翼无法向上折叠，只能向后折叠。这也对发动机的位置有所限制，现在流行的做法是发动机“悬吊”在机翼前方，位置越高越好，便于气流吹佛机翼（尤其是上表面），增加升力。但沉重的雷达本身已经接近重心位置了，发动机过于前置就要造成重心问题，所以发动机的位置也不能太“前悬”。
6 P% }0 U- `1 J3 Q
3 @, @/ @/ H5 h1 G0 p
& K2 F* N% M8 Q
E-2系列机翼是以这样的奇怪方式折叠的，向上折叠要与雷达罩冲突，只能向后折叠，结构上没有向上折叠那样坚固
3 |5 z$ N P! W1 E5 ]: _
# x2 K: [7 b4 B所以E-2系列的气动外形和尺度是高度优化的结果，空警-600高度相似并不是照抄。两点之间最近的距离是直线，再优化、再原创也是同一个结果。一切“21世纪中国舰载预警机还在照抄60年前的美国设计”的说法只能说是无知。5 O( {( m: l1 C8 d k
3 i. d. C' _: }. i
! s3 Z+ f- [) M; b0 E1 @8 N; F% {雅克-44的设计与E-2系列貌似近似，但实际上是不同的设计思路
/ L4 K4 ~) g1 I* M
5 N& l/ g1 C" ^+ H& T% t对比之下，雅克-44与E-2系列貌合神离，实际上是不同的设计思路。由于苏联的“库兹涅佐夫”级航母是滑跃起飞，雅克-44需要能像苏-33一样，靠自己的动力就能滑跃起飞，因此采用两台“进步”D-27桨扇发动机，功率比E-2系列的艾利逊T-56要大1.5倍。7 Z4 M# C- ^+ d4 ^# r1 U
: v: q' ^, y" ], q2 j6 x3 a涡桨在低速的时候扭力更大，推进效率更高，适合短距起飞，油耗较低，所以低速飞机大多采用涡桨，舰载预警机也不例外。但涡桨说到底是通过桨叶产生推力的，而桨叶的转速和直径是受到限制的。涡桨的桨叶叶尖线速度不能超过音速，否则激发的激波会像无形的钢刀一样，在反复扫过中对机体结构造成损坏。传统上要增加发动机的出力，只有增大螺旋桨直径，降低转速，但这需要更大的减速器，不光重量大，减速器的机械损耗也增加。对于舰载预警机来说，还有螺旋桨直径很难大幅度增加的大难题。增加桨叶数是另一个办法，但桨叶数增加到一定程度后，阻力急剧增加。这不难理解，桨叶数增加到一定程度后，就相当于一个实心的盘子了，阻力肯定大。桨叶数增加后，桨叶之间的机械平衡也越来越难，平衡不好的螺旋桨震动严重，这是不行的。双发变四发也是办法，但翼展更大，对上舰更不友好。
4 Z& D- e& t: Q4 q$ h/ X# O
4 F, r- {4 G5 I4 u& ^. g3 k S
2 b$ v( d9 ^3 k% C1 T- u. L桨扇发动机大多具有大弯度、后掠叶尖的桨叶，很多还是同轴反转，但为了降低噪声，前后桨叶数不同，避免噪声特征互相加强。这是D-27，前桨7叶，后桨叶
/ P' r& V; A, T( k5 e- P3 r) G$ i# q* ~
& k: Z( Q- u. w( A3 S桨扇也有推进式和拉进式之分
* _3 \5 Z" B4 l3 \- \4 Z) }4 b5 i: E! C' G o, ~1 l
8 {- s0 n1 U4 }0 K9 J) k安-70是唯一达到量产（但最后还是没有投产）的桨扇飞机! j1 J( z3 Z% V0 S
( X5 O& o! l1 K6 q! [' T
桨扇是70年代才发展起来的新型涡轮发动机，在构型上与涡桨相似，但采用大弯度、带后掠的桨叶，以便提高转速，提高出力。螺旋桨的另一个问题是靠近圆心的地方几乎不产生推力，但阻力还是少不了，螺旋桨越大，浪费也越大。采用大弯度桨叶可以有所补偿，降低推力损失。后掠的叶尖则推迟激波的产生，容许螺旋桨有更高的转速。有的桨扇不仅叶尖带后掠，整个桨叶也采用更加复杂的弯刀形，可以进一步推迟激波的产生，但桨叶的设计和制造更加复杂。前后的同轴反转双桨可以“拧直”推进气流，降低涡流损失，进一步提高出力。
: S! e% T! p$ a
7 h! u6 e/ D$ F' _% D采用全新的桨叶设计后，桨扇容许核心发动机的功率大大提高，桨叶转速增加，但核心发动机的冷却问题出来了。涡桨和桨扇都是靠桨叶做功的，只有最大限度地把喷流能量转化为机械驱动功率，才能提现桨扇的效率。但这样一来，核心发动机的出力大大提高，可流量小，温度高，冷却不足，故障率高。在某种程度上，桨扇可以看作无穷高涵道比的涡扇，但涡扇的外涵道与内涵道的整合紧密，外涵道的气流对内涵道壁是有效的冷却，桨扇的桨叶气流绕发动机壳体外流过，实际上对内涵道没有多少冷却作用。
2 p! c- \9 c w, j+ x! s: Q; x( R+ p5 ~, e' ?6 N2 P
D-27就是这样的同轴反转双桨。安-70是首先采用D-27的，发动机可靠性一直是个问题，在2001年1月最后定型试飞的时候，四台发动机有两台在起飞中停车，飞机硬着陆，机上33人中4人受重伤。此后安-70计划再也没有恢复元气，俄乌交恶后，更是回生无望。/ N9 H* e, H" U k
+ m& x% V0 @" e ]+ S% N
8 U5 o% t; {4 W2 r
安-70功亏一篑，本来就在拼最后一口气，抢在设计局资金和俄乌下马令的倒计时到点前投产，但在最后关头在试飞中失事，再也没有恢复元气
( m v; d: |& Y3 A0 p% V" v# k, g) i. w8 K' s9 S
雅克-44要用D-27，可靠性这一关就难过。即使发动机可靠性最后解决了，大大超出巡航推力要求的发动机意味着重量和耗油率很不友好，影响留空时间。但不用D-27，则根本没有能提供那么大功率的涡桨发动机。图-95的NK-12涡桨功率更大一点，但太重了，几乎比D-27重一倍，没法用，螺旋桨的尺寸也太大，根本没法上舰。
9 S8 b; m0 ?3 M- n; s: {- t# _$ P, e. s. I% G4 u( a, ~! f; v
雅克-44也为这样超大推力的发动机付出了代价。最大起飞重量40吨，比E-2系列高50%。作为参考，采用4台D-27的安-70的最大起飞重量高达145吨，雅克-44的“过度推力”可想而知。另一个代价是沉重的发动机使得重心靠前，雷达罩必须靠后一点，才能平衡。但这使得垂尾进一步推后，要增加机身长度。好处是机翼可以直接向上折叠，比E-2系列那样向后折叠更加简单、可靠。
) B- @& r( t3 w" V
2 L" Y Z9 c) v8 g4 D
% n* y1 G7 Q( h2 t1 _% U
雅克-44的发动机不成比例地大。这是雷达罩降低的位置，对比前面图中雷达升高的位置1 x+ T( D" J9 I7 X7 s
. z: O; y3 l$ H4 v6 O
/ _) e7 N% R4 ^6 d" e
还要换成更大更重的NK-12就根本不可能上舰了
1 ^7 f* v8 m& N" b- D$ q6 n9 K
q# Q" q8 L# c- d9 o+ k: }
, _( k- Z% ]/ G, J" G$ E2 V由于起飞重量大，翼展又受到限制，只能用翼尖小翼增加等效翼展，而小翼又使得机翼的折叠比较别扭，要互相避让，这里能看到机身上方机翼折叠的情况
) \9 Z7 ^( a' s6 @. A# A- Y1 V
雅克-44的办法是用雷达罩的高大的单片支撑结构本身兼作大型垂尾，补尝距离较近的双垂尾。雷达罩也大大高于垂尾顶端，否则雷达罩对气流的遮蔽作用使得垂尾效用进一步降低。这在气动上是很巧妙的设计，雷达罩的位置较高也改善视界。不过这样使得雷达罩太高，进出机库不便，所以雷达罩的单片支撑结构是可升降的，带来重量和可靠性问题。
" Q. r$ P% r% n1 l
4 H* w0 Y! n7 t% P: U( X, O安-71则是完全不同的思路。与雅克-44是全新设计的不同，安-71是从安-72运输机改装而来的，发动机喷流吹拂机翼上表面，产生引射增升作用，有助于降低起飞、降落距离。雷达罩也别出心裁地安装在前倾的高大垂尾顶端，垂尾和雷达支撑结构共用，降低重量和阻力代价。不过这原来是作为前线航空兵的预警和指挥机设计的，上舰的话，短距起飞能力不足，翼展、长度和高度都太大，而最大起飞重量实际上只有32.1吨，比雅克-44还小1/3，意味着航程和留空时间大大弱于雅克-44。这对于前线航空兵不是太大的问题，但对于舰载预警机就要命了。# A6 Y" D, K; d* n1 J& W
2 ^! o7 {- x2 p7 ?1 ^6 S
% I8 |4 N$ k0 D6 ]
安-72是很有特色的设计，但发动机喷流对机翼上表面的烧蚀也厉害，需要特殊处理，歼喷口后涂黑的区域，那是防热涂层
& `2 ?5 e( |' L; f# ?
: g) K, y2 E0 `& L# D0 }
( I3 F& d4 Y8 w% [# c
苏联解体后，安-72重新设计，发动机改到更加常规的翼下，成为安-148; g7 p; Y! f) _' G* b
6 L: B& o( x) X( a5 l% A" ?: |要上舰的话，安-71需要完全重新设计，全面缩小，但保持大号的涡扇，以满足短距起飞的要求。事实上，这正是安东诺夫提出的安-75方案，而且把发动机改到翼下，像C-17一样采用喷气襟翼。苏联解体后，安东诺夫把安-72改进为安-148，最主要的气动变化就是发动机改到翼下。这是比上表面喷气增升更加直接可靠的增升方法。但设计变动太大，需要投资太大，考虑到雅克-44的方案成熟度更高，安-75下马了。
0 f7 O ]( f4 s+ Q( B, y9 {$ N
& W" P( }3 ]8 J0 x2 Z5 T中国实际上是现在世界上量产预警机型号最多的国家，已有空警2000、空警200、空警500，现在加上空警600。这不是叠床架屋、重复建设。
7 `6 P; R5 I4 k2 X5 L' L8 Y! }% C3 w$ H+ o' h+ H
- c4 @" N2 a) k" _+ E2 d) s& T7 `; h/ b+ y: Q+ f
- d5 Q7 S3 L4 @8 X% D" l2 d3 h) E& Y: e* r6 x
4 T; d( V" p, U; i0 B+ [* D# C中国已有空警-2000、空警-200、空警-500三种空军预警机/ w1 l6 z" K$ V! k3 {3 A
2 r& ?2 V) V- {6 C# S空警2000是中国第一种 量产的预警机，在伊尔-76的基础上加装机背碟形雷达罩。三面固定的主动电扫雷达具有很高的数据率、抗干扰性能和可靠性，这是很大的成就，但也因为成本高、伊尔-76平台数量太少而产量受到限制。
9 i+ R+ n' a: k; Q$ e
! w% f2 H4 ~6 Z, T/ `空警200采用运-8作为平台，雷达天线则为平衡木构型。这比空警2000的成本降低很多，条形的雷达罩对垂尾的影响也较小，只需要在平尾翼尖增加端板，就恢复了方向稳定性。但条形的天线阵只有两侧视界，需要另外的前向和后向雷达在至关重要的前后方向上补盲，这是令人遗憾的。
0 e0 j7 ?% q$ m0 S3 U
% p P) \+ m7 u5 h# I2 R% |6 }空警500采用运-9作为平台，雷达天线恢复到空警2000的碟形，恢复了全向预警和指挥能力。运-9是运-8的深度发展型，主动电扫雷达和数据处理能力也更进步了，使得空警500具有接近空警2000的性能，同时具有接近空警200的成本。但对上舰来说，这依然太大太重，短距起飞能力不足。所以还需要有空警600。考虑到中国电子技术的飞速进步和从空警2000、空警200到空警500的使用经验，空警600的电子设备能力可能有更进一步的惊喜。
) U$ \8 J4 Z! W8 W0 E* G; j8 d @" p# K; R
% ?3 j2 {: d8 C5 I! e
“辽宁”和“山东”现在依靠直-18预警机，希望空警600能从长起飞点滑跃起飞8 \" I h; b2 m' y/ c: d, R; }
! L9 x2 d' q, ~( U
中国缺乏D-27级别的发动机，从正常起飞位置出动，空警600可能难以实现安全的滑跃起飞，但可以从长滑跑位置起飞。这对甲板运作的干扰较大，但预警机不是高出动率机种，偶尔为之是可以接受的。据报道，美国海军试验过在165米滑跑距离（带滑跃甲板）上无弹射起飞E-2C，在25节甲板风的情况下，可以达到2.5米/秒爬升率，满足单发起飞标准，操控无明显负担。实际上，飞机在进入滑跃甲板时已经达到离地速度，12度斜角滑跃加强了飞机的升空趋势。据不同估计，“辽宁”、“山东”的长滑跑点的滑跑距离（带滑跃甲板）为195-210米，本舰航速都可达到30节以上，空警600的滑跃起飞是现实的。! ]/ ]; W- C- X* E9 R9 `0 ]$ C
' d- r K' r1 {8 t7 u* F
更加彻底的解决办法是为“辽宁”号和“山东”号加装电磁弹射。电磁弹射与滑跃甲板并不冲突，这一点与蒸汽弹射不一样。电磁弹射在原理上与磁悬浮相似，磁悬浮列车可以在弯曲轨道上运行，电磁弹射也可以在弯曲甲板上弹射。如果在设计和建造时预留空间，加装是可行的。“辽宁”和“山东”加装电磁弹射后，歼-15都能满载起飞，意义重大。; t5 L, ^5 N9 L& j# M: h& L
5 a! O& v' [ A) O
另一方面，在预警机之后，可以用同一个飞行平台发展反潜机、加油机、运输机等舰载特种飞机，打造完整的舰载空中力量。, @/ w( c) k: O0 w2 `
], x" H: ?! m6 ~0 |0 w
在信息化、网络化的未来战场上，预警机的作用越来越大。歼-15是中国海基空中力量从无到有的标志，空警-600则是中国海基空中力量从有到强的标志。
" {4 |- u( U$ }2 J F% Y |
评分
-
查看全部评分
|
雷达卡
楼主
收藏
分享
淘帖
支持
反对
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
抢沙发
千斤顶
显身卡
发表于 2020-9-11 18:53:34
