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瀚海狼山:浅谈超音速巡航的优势和弱点!

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发表于 2019-4-5 20:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
http://blog.sina.com.cn/s/blog_ca108f4c0102z46b.html


昨天推文中谈到了涡扇15装机某20的问题。目前到底装了没装,这里不深入讨论。有用户提出,若是没装,那么如何用三代大推解决超音速巡航的问题。实际上这个问题是比较复杂的。作为五代机(美标4代),曾经用典型的4S作为五代机的完全定义。在某20之前,真正能4S全部做到的,只有F22A,另外一个YF23因为过于另类反被淘汰,其实原则上YF23也可做到4S。
但是到了更大面积铺开的F35,反倒第一个放弃的就是4S中的超音速巡航。不用说超音速巡航。F35的多个型号,就是开加力都很难超过最大速度1.6马赫,彻底放弃了超音速巡航,却不耽误F35仍是先进的5代机,这又是为什么呢?根本原因并不是F35的单台发动机推力不行,而是在超巡和作战半径之间,做了新的取舍而已。超音速巡航是指飞机在不开启后燃器的情况下能够持续在1.5马赫以上进行超过30分钟的超音速飞行。
因此超音速巡航的准确定义并不是不开加力在高空能飞出超音速就算。实际上有很多战机很早就能不开加力飞出超音速,不如世界飞行阻力最小的歼12,在上世纪七十年代就能不开加力飞出刚刚超过1马赫的高速。但是不能归于现代意义上的超音速巡航。现代超音速巡航概念的提出主要是基于快速突防的战术思想,因此,该技术其在未来的超视距作战中具有很大的优势。超音速巡航是第五代战斗机的主要技术特征之一。全球现役战机中,真正能1.5马赫超音速巡航的仍然只有F22A,在典型空战配置下能以大于M1.5的速度巡航。一般常规的使用单纯涡喷发动机或者涡扇发动机的飞机必须要开加力才能达到超音速,而且持续时间不能太久,一般不超过30分钟,否则会发生发动机过热导致烧坏发动机等不利情况,而且此时的耗油量增加3倍。而具有超音速巡航能力的飞机,克服了以上不足,作战性能大幅提高。
超音速巡航的意义优势显而易见:首先可以更快抵达战区。普通的战斗机只能以M0.9左右巡航抵达战区,发生紧急情况时容易失去最佳时机,延误战机。而具有超音速巡航能力的飞机,有更高的速度机动性,反应能力快,能争取更多的时间,甚至先发制人。其次,可以高速摆脱威胁。超音速巡航飞机一般具有一定的隐身能力,以超音速M1.5以上巡航时,直接抵达战区时间短、不容易被发现。即使被敌人的雷达发现了,敌人也只有很短的准备时间,而在这段时间内可能已经抵达作战区域或者冲出其警戒范围并远离,而敌方的防空武器也因为尾追困难,以1.5马赫突防时,对手的接战窗口降低为14.3%。第三,有利于拦截占位。可以快速地占据有利的拦截位置,并且现在远程战略轰炸机可以在防区外发射攻击武器后安全返航,通过其快速抵达能力,加上武器初始动能更大,可以在敌机进入目标区域之前,将敌人拦截在其攻击范围之外。第四,可以扩大机载武器攻击范围,在超音速巡航状态下紧急发射攻击武器,此时武器的初速度很大,能在更短的时间内和更大的范围内攻击目标。
第五,有利于红外隐身,具有超音速巡航的战斗机不需要开加力,可以减小红外特征。典型3代机的红外探测系统能在140km外发现开加力的目标,而不加力的则只有40~50km的范围。
F22A的1.5马赫超巡,具备以上5大优点,这几乎是任何现代战斗机都想获得的先发优势。但是理论上如此美好。显示中却被一个超级短板击碎,这就是F22A的实际作战半径小的惊人,不带外挂油箱实际上高高航线也只有750公里左右,甚至只有挂副油箱的F15的一半都不到!如此悲催的作战半径,在机场密集的欧洲还凑合,到辽阔的亚太战场简直要命!这个短板,也是F22A大部分常年窝在美国本土,只做象征性的威慑,而很少真正前沿部署的根本原因。如此小的作战半径,第一是因为F22A原始设计就过短,内油不足;更重要的原因,则是F22A配套的F119发动机,涵道比过小,虽然1.5马赫超巡看起来很美,但是实战中飞20多分钟就没油了,连宣传的半小时超巡也达不到。到了F35,则增大了发动机的风扇和口径,彻底放弃了超巡。而作战半径大大提高。

这就是理论是一回事,而实际则是另外一回事的典型。F22A有超巡能力而不好用,F35主动放弃超巡能力,这都说明在作战半径和强行超巡之间,如何取舍的问题,也说明现代化的大推力三代半发动机,虽然超巡能力显然不如F119发动机,但是作战半径远远大于他。而且也具备1.2马赫左右的弱超巡能力。某20暂时配备三代半大推,实战性甚至并不亚于F22A。至于4代大推。则适当放大涵道比,在具备超巡能力的同时,油耗要明显小于F119。至于彻底解决超巡和作战半径的矛盾,则需要第五代变循环发动机的真正成熟。

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发表于 2019-4-6 13:19 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 战胜的中方 于 2019-4-8 11:07 编辑

要远程超巡,加油。
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发表于 2019-4-8 09:53 | 显示全部楼层
我来学习一下!!!
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发表于 2019-4-15 15:22 | 显示全部楼层
汉朗水了
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发表于 2019-4-17 08:14 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 战胜的中方 于 2019-4-17 08:37 编辑

看过美国民营化企业设计超巡客机的概念图,巡航1.4马赫,Cruise speed: 803 kn (924 mph; 1,487 km/h) Mach 1.4,实际是1487公里时速,发动机是GE的,旁通比最高到3,Aerion超音速宣布已完成AS2商用飞机的概念设计。

发动机的wiki资料,核心机来自core is derived from the CFM56,和涡扇10同一个祖宗。

Type: Twin-shaft, medium bypass, non-afterburning turbofan
Length:
Diameter: 1.33m (52in) fan
Dry weight:
Components
Compressor: 2 Fans, 9 HP stages
Turbine: 1 HP, 2 LP stages
Performance
Maximum thrust: 18,000 lbf (80 kN) (3,500 lbf (16 kN) in cruise)
Bypass ratio: ~3:1
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