爱吱声

标题: 空警600照抄E-2D？就知道你会说这个 [打印本页]
作者: 晨枫    时间: 2020-9-11 10:59
标题: 空警600照抄E-2D？就知道你会说这个
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网传的空警600图片$ d! U$ P' Q/ A; O& B# S% I$ h& \
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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。
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- B7 W7 Y4 F/ h/ w  c9 _5 G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。2 r+ E; N3 ~( W( t1 F

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E-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
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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; l" H% b3 x$ [- c
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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
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0 R; B: V: E, x$ J" b5 C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
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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
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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。
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" s7 g) {6 ~0 x0 L: V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。
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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
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2 R, K/ O+ e+ W5 C4 v, W# l9 C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
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% a% v2 a1 p$ k6 n0 L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。
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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
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# u2 _! h/ U+ B- o7 l# Y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
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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”。  X" x/ ~; u) Z4 z7 b

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2 L: _! U3 V9 d+ CE-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  z- `: @) x5 u3 q7 t' f- N; d6 Z  i1 t
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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。, y. \: w# ?) _" Z
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9 k& g( e9 \3 u9 W% ~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
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; k$ X8 s) P  W) m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。
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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。
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1 W& n" f: e# C( @& m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6 }( R/ ^8 z4 _  V- q2 h
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桨扇也有推进式和拉进式之分
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. e4 w, H" h0 z6 e% k  }1 S安-70是唯一达到量产（但最后还是没有投产）的桨扇飞机
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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。
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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。
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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。; w! F) l) O- V& _- N" K. _* g% O

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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" Z+ O, G6 c% `1 z- Q+ j
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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。
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& Q/ }0 v( P# @7 _% O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。
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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
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还要换成更大更重的NK-12就根本不可能上舰了
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0 G4 Y' G3 a  }/ d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
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# C3 p0 H7 X9 B9 |+ a' z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。
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: d4 Q& Y/ n1 |% V" |) 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。
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* X3 |, s. B+ ?: L- @/ n' F& M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
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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-1485 a$ r7 _4 l3 m% w

% ]7 }0 ]% U  R% p) c5 e; f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。
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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。; h6 b5 e$ t' o' P* k4 S: `  m+ z3 A

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  ^! X9 m8 [7 d中国已有空警-2000、空警-200、空警-500三种空军预警机. ]/ _* x2 w7 c8 a7 Y- j

! W. \( O: @& V# |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。
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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。
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: k) @- O5 i. m( c5 o3 T) V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。
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“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
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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。; l7 `# c, O* }" a, G: s
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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。0 i! @0 A) V! z
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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。) q* I# U0 W1 t1 |1 p+ n

5 n+ {3 t2 u9 L: F1 @: f" {$ K, x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。# w+ D9 a2 x) ?) o  [
作者: 老财迷    时间: 2020-9-11 18:53
共军，只有共军，才会丧心病狂地弄出这么多预警机：空警-2000、空警-200、空警-500、直-18预警机、空警-600。8 E  ?3 M! z1 b! t6 Y8 D1 E, x
估计空警-200纯属过渡性质，不会再量产服役了吧。2 r' F; b% U# |! u( }$ ?
运20，是首先会弄出来一个预警机、还是加油机？
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  I- e0 }* j+ r如果卖出去一些空警-200、空警-500，该多好。但还得等上好几年，当上老大后，才会有人来买。
作者: 阿迪    时间: 2020-9-11 19:57
老财迷 发表于 2020-9-11 18:53' b. ~8 u4 N$ i
共军，只有共军，才会丧心病狂地弄出这么多预警机：空警-2000、空警-200、空警-500、直-18预警机、空警-600 ...

' Y2 d% {( ]4 v! U7 ~; ~运20特种机研发应该是齐头并进的吧，以土共这不差钱的年代。
作者: 晨枫    时间: 2020-9-11 21:31
老财迷 发表于 2020-9-11 04:53
' n" Y* m6 O9 V" Z* t3 K- M. N% r共军，只有共军，才会丧心病狂地弄出这么多预警机：空警-2000、空警-200、空警-500、直-18预警机、空警-600 ...
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空警200已经卖到巴基斯坦了，但共军自用的应该停产了。" z9 _) F3 ], Z* b2 m! A4 s6 }8 Z

! |) S% e4 }% `: u" Z" }$ f$ q运-20估计还是会先出加油机，预警机现在的趋势不是越弄越大，而是中型化、分布化了。
作者: 马鹿    时间: 2020-9-12 05:16
晨枫 发表于 2020-9-11 08:31& j6 O& S* a8 M; P: z
空警200已经卖到巴基斯坦了，但共军自用的应该停产了。
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运-20估计还是会先出加油机，预警机现在的趋势不 ...
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以后预警机也来个mesh network
作者: moletronic    时间: 2020-9-12 06:29
晨枫 发表于 2020-9-11 21:31
9 {7 W5 Y- s0 s  W空警200已经卖到巴基斯坦了，但共军自用的应该停产了。
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' a- w8 S, ^  K8 `运-20估计还是会先出加油机，预警机现在的趋势不 ...

0 P4 a" _. P2 T那是不是ARJ21就够了，都不用上C919了？
作者: 陈比尔    时间: 2020-9-12 06:49
我等半吊子还是关心发动机发动机发动机，战斗机的发动机可以通用在预警机运输机轰炸机这样的大平台吗？
作者: 老财迷    时间: 2020-9-12 08:20
moletronic 发表于 2020-9-12 06:29
- F! ~5 B' o4 A+ l( z& F+ O( J' k' F那是不是ARJ21就够了，都不用上C919了？
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C919不能做军用。它从国际上买了很多部件、子系统，这是国际合作，也便于拿到美国、欧盟适航证，能够出口。
作者: 老财迷    时间: 2020-9-12 08:21
陈比尔 发表于 2020-9-12 06:49" v/ g( w- F6 Q3 O$ p+ `
我等半吊子还是关心发动机发动机发动机，战斗机的发动机可以通用在预警机运输机轰炸机这样的大平台吗？ ...

8 U" X5 q  U; {2 d4 B+ b4 x9 T* t肯定不行- Q, @& q0 M5 u) ~2 [* p0 O
为什么不行？就不是我这半吊子水平能解释了
作者: 晨枫    时间: 2020-9-12 08:53
马鹿 发表于 2020-9-11 15:16
0 D" F4 [# }$ W- W% Q; Z以后预警机也来个mesh network
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这还真是发展方向
作者: 晨枫    时间: 2020-9-12 08:54
moletronic 发表于 2020-9-11 16:29
( M) K) G3 ?: b5 ]那是不是ARJ21就够了，都不用上C919了？

+ e0 u2 _) h  d# B差不多，也可能用大型无人机
作者: 晨枫    时间: 2020-9-12 08:55
陈比尔 发表于 2020-9-11 16:49
3 [7 f1 B  `5 f" v* o0 R我等半吊子还是关心发动机发动机发动机，战斗机的发动机可以通用在预警机运输机轰炸机这样的大平台吗？ ...
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核心发动机可以，整机不行
作者: 白天爱黑夜    时间: 2020-9-12 10:37
晨大在知乎开设账号了？
  M0 o" g1 K7 Q' Z" {" F有一个叫晨枫老衲的账号，全是您写的东西
作者: 晨枫    时间: 2020-9-12 10:38
白天爱黑夜 发表于 2020-9-11 20:37, U2 O5 e1 U" t) Q" P
晨大在知乎开设账号了？. ~0 L7 f& s) Q9 R$ K7 U
有一个叫晨枫老衲的账号，全是您写的东西
- T$ ^1 ~0 J% F* k! \  L) [: o
不是我的。又一个盗版的
作者: 猫元帅    时间: 2020-9-12 13:14
平衡木那种雷达不能做成△的吗？
作者: moletronic    时间: 2020-9-12 13:27
老财迷 发表于 2020-9-12 08:20" h+ t4 E! q5 h! i1 E) Y
C919不能做军用。它从国际上买了很多部件、子系统，这是国际合作，也便于拿到美国、欧盟适航证，能够出口 ...

7 m& D/ t8 z% y  E, r8 L1 q# C9 n现在不行，未来未必不能，再说了，看看smic，抖音，反正都会被人搞，拿来军用又怎么着？
作者: moletronic    时间: 2020-9-12 13:28
晨枫 发表于 2020-9-12 08:54# \; W' j- k0 b9 I  o
差不多，也可能用大型无人机

- C8 T, ]$ c  |预警机还有指挥功能，无人机不行吧
作者: 晨枫    时间: 2020-9-12 21:47
猫元帅 发表于 2020-9-11 23:14
4 M, i; J  g5 n' L平衡木那种雷达不能做成△的吗？

+ q; p/ D6 M+ ~  ~! j平面三角还是截面三角？平面三角为什么不直接做成碟形呢？
作者: 晨枫    时间: 2020-9-12 21:48
moletronic 发表于 2020-9-11 23:28
9 q! s3 B4 _, R; d/ w: G预警机还有指挥功能，无人机不行吧
( C; J) T. p0 N
网络化了，指挥不一定需要在机上
作者: 老财迷    时间: 2020-9-13 13:52
moletronic 发表于 2020-9-12 13:27
7 b3 P9 |& G4 o/ \( @, C# v( ^# o9 a现在不行，未来未必不能，再说了，看看smic，抖音，反正都会被人搞，拿来军用又怎么着？ ...

2 R1 T; D7 b# F. U6 P/ R6 h这一批拿来军用，下一次进货就买不到了啊* R4 e; {$ s- @3 V  e1 u* P
再说民用标准和军用标准不一样，真不一定能用
作者: moletronic    时间: 2020-9-13 14:21
老财迷 发表于 2020-9-13 13:52
5 ]4 `6 _; g% a4 l4 z这一批拿来军用，下一次进货就买不到了啊
5 M4 ]5 w4 Z) `" w再说民用标准和军用标准不一样，真不一定能用 ...
8 P( R1 x& S8 g+ H1 F
c919应该都有国产备份的，而且一直的说法都是预警机用民航机更好
作者: 猫元帅    时间: 2020-9-14 09:41
晨枫 发表于 2020-9-12 21:47
5 q' f! I6 ^" I! m- H- K平面三角还是截面三角？平面三角为什么不直接做成碟形呢？
% S1 W/ E) H6 d# T3 r, R
奥？现在这种天线可以做成环形的了？
作者: 晨枫    时间: 2020-9-14 11:13
猫元帅 发表于 2020-9-13 19:41
# P: c# F0 Q$ Y% R: `奥？现在这种天线可以做成环形的了？
5 M# [7 a, C0 M& x$ N
不是环形，是三边形



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