爱吱声

标题: 想象无侦-7 Mk2 [打印本页]

作者: 晨枫    时间: 2024-9-6 02:41
标题: 想象无侦-7 Mk2
无侦-7还是中国空军的新兵,但已经在台海、南海、西藏多有现身。据说在南海的时候,美国海军F-18E战斗机出动驱赶,但达不到无侦-7的巡航高度,只好翻肚皮、秀导弹,也算示威一把。无侦-7废话少说,只是埋头咔咔猛拍照。还真是埋头,因为F-18E和美国航母都在下方。
9 j% R& a5 L% I- u  Z3 M0 G) a: L0 ?% X$ c
据报道,近来无侦-7飞到日本海去了。
0 ^: @- s5 T; X# D/ m5 P% }, q4 j& q# P. w# B% U
" q! x! R1 I  t& o1 |
7 f1 Q( T5 J) m% {8 m: |
日本空自F-15在日本海拍到的无侦-7# Y- g: ~1 G; Y5 @- k- P/ l0 R

) b4 m8 W* a3 {1 w其实在2023年,无侦-7已经飞到宫古水道。日本空自F-15的升限比美国F-18更高,但还是不够,最后只拍下一张仰视图,连平视无侦-7都做不到。在日本海出现的无侦-7的飞行路线是个迷。由于没有飞越对马海峡的报道,推断有可能是穿越俄罗斯领空飞入日本海的。如果属实,这意味着中俄军事合作进入了全新的层次,但这是另外一个话题了。
" k' X0 e- e" z% ~4 R
& K4 `, C$ F$ Q; o) L9 Q在2006年珠海航展上,无侦-7以模型形式出现,命名为“翔龙”,还是单垂尾设计。在2021年珠海航展上,实体飞机正式展示,定名无侦-7,改为V形双垂尾,发动机也由涡喷13改为涡扇13,可能是非加力型。3 O. E4 X# D* @

4 x; p5 o% l; K6 S* |据报道,无侦-7的长度14.33米,翼展24.86米,采用涡喷13的原型的巡航速度为750公里/小时,实用升限18000米,航程7000公里,留空时间10小时。改用涡扇13后,航程和留空时间可能显著提高。
! N" h( `- _6 d9 N7 u5 z$ K( n" z! [4 b8 n9 E* Q" i

9 l9 `/ t- I' H7 y/ E7 a$ [' I0 f" ]5 t9 J9 U0 i
无侦-7采用独特的搭接翼,但还是因为外观有几分相似,被戏称为“全村鹰”
5 B' r5 P6 F# h  D7 I
( |8 B& \8 \: k
/ J7 s/ y9 P# c+ W' ]
7 ]6 f% [; V2 g+ k2 s6 W! h- |3 B“全球鹰”当然是美国的RQ-4
7 d1 D  C7 V. @0 Y" n2 m3 b; K! H) Y( h: w
无侦-7被戏称为“全村鹰”,这可看作低配的美国RQ-4“全球鹰”。这是世界上唯二的高空长航时(HALE)无人机。相比之下,“全球鹰”长度14.5米,翼展39.9米,巡航速度570公里/小时,航程22800公里,留空时间34小时以上,实用升限18000米。3 y$ F* j; u& F; P9 O/ O1 N: W

; m. e) Z' y% a6 {" j无侦-7无疑是够用的,18000米的升限很有用。F-18翻肚皮,赌气比有用性更多。导弹可以上射,但还是有限制。在特别高的高空,导弹为中低空优化的气动控制显得不足。还记得气球事件吗?那时失控飘飞进入美国的中国气象气球在18000-19500米高度,美国F-22要拦截,可是费了不少功夫。
, ?0 u' x6 ^8 T! t& T) H. z) e5 @) w/ d5 v0 B1 t
这当然是因为气球很难用雷达制导的空空导弹打有关,红外制导的空空导弹也必须靠近了才能锁定。无人机的雷达和红外特征比气球大得多,但采用足够的隐身手段的话,依然不容易打,何况无人机还可以配置自卫干扰和反制手段,并在航迹规划上主动躲开高威胁区域,增加生存力。* c' B8 B; Q: K! B. L/ W# N

8 c4 X4 N# j( ]! i7 O/ z超高空有大用。5 E$ q5 L5 y  U6 e' P7 w
; T( @1 P' Z$ q& d2 }4 v
作为侦察机,站得高,看得远。在18000米高空,地平线在480公里以远,监控面积达到73万平方公里;降低一半到9000米,地平线就只有340公里了,监控面积降低到36.6万平方公里。; G* B& a" G* W  {0 ^) ~
7 ?* E& E: l0 v1 ]# H0 U
对于日本海来说,无侦-7只需要在日本海中线,就可以监控整个日本列岛。在南海,从西沙周围的巡逻位置,就可以监控从越南沿海到菲律宾沿海的整个南海北部。在中印边界中国一侧浅近后方,则可以监控新德里以北的全部印度北方。& T3 _  h, _; ~, X( }
) g) u( h; V& H0 c1 V8 q# m
在大国对抗的场景里,高空长航时无人机的作用还超过侦察。由于巡航高度高、覆盖面积大,在通信卫星、导航卫星容量不够的时候,可以填补缺口。在卫星被打掉或者因为故障、损坏而暂时失能的时候,临时补缺更是意义重大。2022年河南水灾的时候,一架翼龙-2H无人机在空中担任5-6小时的手机通信临时基站,就是类似功能在战争时期的预演。
- u/ y( c" ^8 D1 `
/ ?$ H; |* g/ R& B3 m" \4 w但无侦-7要好用,还需要大大增加留空时间。. Z9 \& e9 \! ]- g
* b, t$ W9 W4 c8 E) d4 D7 h* l6 p
RQ-4的留空时间长的多,是因为采用超大翼展的细长机翼。机翼是产生升力的主要手段。翼面积越大,产生的升力越大,但这是有条件的。
' u: _) Y+ P- c, m% }7 M4 s: L! H, c: v( ]0 u
机翼产生升力依赖气流的连续性。气流流过粗短(小展弦比)机翼时,气流流经上表面的路径较长,首先摩擦阻力大大增加,其次容易发生气流分离和各种复杂涡流,产生升力的效率大大降低。气流流过细长(大展弦比)机翼时,很快在后缘汇合,连续性得到很好的保留,上下翼面的速度差形成升力,摩擦阻力更是大大降低,产生升力的效率达到最高。
: N. ]) w3 c! ~) Q, v0 a  Y* q7 E% T( x2 S* Y
大翼展,细长机翼,这才是高升力的密码。滑翔机就是采用细长机翼的典型,可以在无动力的情况下滑翔很远的距离。& p& t1 }( p! {# l4 {8 @* N

4 E" z$ |; D% C5 C* H% @0 Y9 m/ j事实上,高升阻比还需要小后掠甚至平直翼,因为后掠角导致迎面气流沿着后掠的机翼前缘有所“溜肩”,降低产生升力的效率。后掠翼本来就是接近音速时推迟局部气流速度超过音速、导致激波阻力而采用的。对于以长航时为主的无人机,降低速度并不是多大的问题。因为后掠角而降低升阻比才是问题。' p! m5 K! \8 M7 ?

, }3 D% v% m1 ?& ]在极端情况下,采用超大翼展的平直翼无限接近于平直翼的飞翼,气动效率达到最高。但相对纵长也降低到极限,容易发生俯仰控制力矩不足的问题。洛克希德RQ-3“暗星”就是失败的先例。
. L) B6 P7 G+ o
2 ^" {" r/ m  _
$ K! O, a7 j( ]. ^& F2 y9 Y2 h
; Z* X3 H. Y6 R: |  e6 O$ ]& @洛克希德RQ-3“暗星”具有夸张的大翼展和高展弦比,具有出色的留空时间,但因为俯仰控制力矩太短而不能解决稳定性问题,最终下马+ x' a8 \% \# z& O

% b4 \: r! J& n( c但是即使用足够长度的机身和有效的尾翼解决俯仰力矩问题,大展弦比机翼也有制造难度增加的问题,更有机翼刚度较低而带来气动控制反转的问题。刚度较低的机翼不仅在气流作用下会上下挥舞,还可能在副翼偏转时沿展向轴线发生扭转。
/ a0 v/ i: l9 @( d3 q* _# R# v: S9 l8 ?0 h+ q, W: j7 s& t! R

3 ^* ^  t. V. k0 i5 y2 c
- J+ `' e8 ~! N3 O0 }5 _机翼刚度不足时,副翼压低可能导致机翼“埋头”,降低迎角,反之亦然- q! d' ?$ a. E6 n
$ P: w4 S- ?2 K3 x1 h
副翼在机翼外段后缘。在正常情况下,左右副翼一上一下偏转时,向下的一侧产生向上的压力,向上的一侧产生向下的压力,形成横滚力矩。但刚度不足的机翼会因为副翼形成的压力而发生弹性扭转:向下的副翼偏转造成机翼“向前拱起”,降低机翼迎角,实际上降低升力;向上的副翼偏转造成机翼“向后蹲下”,增加机翼迎角,实际上增加升力。也就是说,发生气动控制反转,横滚力矩反向,非常容易造成失事。
8 r" A- e2 S2 }$ W' q( B; U0 ?' a
, c/ ?0 u7 Z2 S4 x; Z襟翼在机翼内段后缘,机翼结构离翼根较近,气动弹性扭转的问题较小,但还是可能发生。% G- G  ]* |2 H& g5 x! M. T

% _& l# n$ V  L# Z6 m% y1 b增加机翼刚度可以解决这个问题,但要大大增加重量。在飞控律中限制副翼动作是另一个办法,在气动扭转快要导致反转的时候“适可而止”,但要大大限制机动性。
- c5 R5 P6 e; W) |) r- u0 H& w
; l) }3 Y" `+ A4 `但无侦-7那样的搭接翼(也称菱形翼)就极大缓解了机翼刚度问题。半翼展处的搭接使得内翼段几乎不可能发生气动弹性扭转,无侦-7的襟翼就在内翼段;外翼段靠近搭接点的部位也较少受到气动弹性扭转的影响,但依然远离机身中轴线,横滚力矩够大。
9 l, K3 ~6 M5 b6 Q
* o! K# m5 F. F& G; b4 D" t这意味着无侦-7的飞控难度较小,或者说,不需要对机动性做不必要的限制。
# s9 ?; ~. [( T) q6 \$ N
% k6 y& \% m/ D( W- f8 [' G作为高空、长航时无人机,机动性本来就不是太大的问题,所以这个优点不能说有多突出。% X0 c- N2 P4 ~) v! w% t
' V" R! y- }6 u5 L4 s- m7 X
然而,搭接翼决定了后掠角较大,巡航速度太低反而不经济。但就HALE无人机而言,巡航速度较高相对于长航时来说,并不是多大的优点。如果能选择的话,长航时更重要。
% U- x+ p4 B+ K% l
  o& C$ O/ ^4 l1 f6 u$ N继续增加翼展也有问题,翼尖位置会非常靠后,升力中心位置要相对后移,全机的重心平衡有点困难。
" y) g2 s1 |" R  `, N- w/ {/ U% ~8 x7 F; @
更大的问题是:速度大范围变化时,升力中心的前后移动太大,带来配平困难。早期人们对后掠翼缺乏理解时,有过在降落减速时,外翼段首先失速,升力中心大幅度前移,造成机头不可控上扬。F-100“超级佩刀”上这个问题最严重,人称“佩刀舞”,是很多失事的元凶。
8 Y! h1 d0 r0 F6 y
6 E5 P9 ^( Q+ s8 N+ b, b" }降低后掠可以减小升力中心的移动问题,但需要前后翼都是小后掠,导致前后翼的翼根在机身中段紧挨着,在结构上接近简单机翼,降低搭接翼的优越性。在极端情况下,前后翼的翼根重合,这就回归到普通机翼了。
* c1 v6 [$ v4 Z8 x. a8 i' L* i
& u1 B2 @% j4 ], r" e( R9 f! y5 K与同翼展平直翼相比,搭接翼本来就因为前后翼有高差而迎风阻力较大,升阻比要打折扣;同平面前后翼则有复杂的翼间干扰问题,同样升阻比要打折扣。/ c8 Q# Z! H& q5 i5 |

% B/ c5 ?. u" k$ v由于这些问题,搭接翼尽管概念上诱人,在实用上并没有得到广泛拥抱,无侦-7是少见的实际使用搭接翼的例子。
4 J# r0 \6 j8 [
/ k2 P+ }: B$ s* L9 G8 G
$ N0 g6 y5 J! v1 Z. F+ d0 ^! Y9 i4 s
DARPA的X-65是用于流体飞控研究的,用射流代替气动控制面,但其两段式后掠的搭接布局也很有意思
5 c9 p1 T4 z8 [: A1 @; @& \5 n9 @
, f# Y+ K% a* S3 t- m: b然而,像美国X-65研究机那样,外翼段改用小后掠甚至平直翼,升力中心移动问题就小得多。小后掠翼甚至平直翼对加大翼展的限制也很小,非常有利于提高升阻比和长航时飞行。
6 V7 r- e* K' ?% H0 E$ S  H$ w: g* V( a8 S4 G* D
大翼展不仅有利于长航时,也有利于提高升限。洛克希德U-2就是先例,实用升限达到21000米,地平线更远,达到520公里,监控面积也增加到85.5万平方公里。9 n5 _' f! b! J- \' _) g! S

' l: P9 ^, J1 v% c: W3 t/ M$ B5 I 8 s  J( }4 S# H2 q$ F) J
1 R+ p0 ~' `: N
U-2的升限达到21000米
/ D% c* v& M1 ]8 Z/ d; F, t+ E! D% ~' L% Z
两段后掠的搭接翼用于改造无侦-7的话,翼展增加50%甚至更多都没压力,而且不会引起升力中心移动和飞控问题。7 O8 L4 P5 U6 S2 _; d

  F( J* E$ x5 M1 T' d增加翼展增加一点阻力和重量,但在大大增加升阻比的同时,保持抑制气动弹性扭转的优越性,结构刚度的先天优势也降低机翼设计和制造难度,还是得大于失的。如果像U-2一样把巡航高度提高到21000米以上,覆盖范围和有用性进一步增加。
- @  _/ z4 V: s/ T! H6 p2 O; x$ I0 a0 J) Q+ a
如果翼展大到影响机场运作,还可以考虑折叠翼,外翼段在起飞前和着陆后向内折起,减少地面运作中的占地。搭接点是天然的折叠点。; m( o" U/ M- Y  O! t3 l

0 a7 j! \9 B# f8 ?! ]& {涡扇13(尤其是非加力型)比涡喷13省油,但还是有推力过度的问题。涡扇13的军用推力达到56.75kN,接近涡喷13的加力推力(63.7kN)。相比之下,RQ-4的F137涡扇(来自罗尔斯-罗伊斯AE3007)只有34kN。% d8 A  `& Y8 Z1 o; h

; K6 g; n+ ?. F# e无侦-7的空中和起飞重量缺乏数据,但从机长和翼展推断,应该低于RQ-4,RQ-4三倍之多的航程和留空时间一部分来自增加的载油量,一部分来自发动机低油耗。/ E  b2 v2 |7 o
+ |9 X7 P& E+ m& r# M
中国航发正在自由王国的门槛,更先进但小推力的涡扇发动机只是研发重点问题。涡扇13还是基于苏联RD33的基本技术,而RD33在苏联时代都不是技术水平最高的,AL31的技术水平更高。涡扇19的技术水平还要高,据传为歼-35的动力,但中推的推力接近AL31,推力太大了。+ n; V' g: d2 U9 z
0 m/ O& m4 [. R. ]) b$ f
中国需要小推力涡扇,这是无人机大发展的需要。高空长航时无人机的速度要求低,气动布局灵活,甚至可以考虑用涡轴发动机的原理,在低压涡轮后增加一级自由涡轮驱动的风扇。/ h1 V9 I! F8 m1 G$ a* D  l* Z

0 S7 B6 @+ I6 p9 d) F) m自由涡轮说穿了就是风车。低压涡轮排气的能量不直接用于产生推力,而是主要用于吹动自由涡轮,自由涡轮带动风扇叶片,产生主要推力,进一步减速降温后的喷气产生其余推力。自由涡轮也可以两级反转,进一步提高推力效率和增加推力。3 z0 |, l8 L8 {( y0 A: r0 J3 t

$ n  M- j, x' N3 z, O! Z+ F* x" ]+ }这其实就是桨扇的一种构型,推进效率接近涡桨,速度接近涡扇。噪声较大的问题则由于推力级较低和飞行高度很高而缓解,但比常规涡扇还要省油很多,机械复杂性方面则因为取消了涡桨所需的减速齿轮箱而大大简化。
/ q$ D! p3 d1 Y  M
3 q  t5 t3 M4 ^. V6 p用于无侦-7改装的话,尾置发动机对后机身的限制较小,也容易避开双垂尾。很高的升阻比意味着起飞、着陆姿态较平,较高的发动机位置也减少起飞、着陆中桨叶触地的问题。* ^8 m' p1 f2 L( K: r

, W: ?9 ~' p8 K9 I1 ^6 L& j但无侦-7的航程和留空时间达到“全球鹰”水平的话,有用性提高不言而喻。实用升限进一步提高到U-2水平的话,就更上一层楼了。




欢迎光临 爱吱声 (http://129.226.69.186/bbs/) Powered by Discuz! X3.2