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。$ `2 X6 c  R" V7 a- K
3 a" }# O# x' Z+ @
据报道,近来无侦-7飞到日本海去了。
0 e& e4 P, y; {0 }
  V1 i/ X( _# T+ C4 ?' s ! I' Y5 {8 Y) O8 N5 t; v: D
6 j# O( G* l  P6 K5 n) [9 a7 ]
日本空自F-15在日本海拍到的无侦-7* C* j0 {0 }& _) k3 J9 K0 L
( y( M! d3 Q1 y
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。; V9 F- P2 x3 L+ E4 ?. {5 a
0 E: I) r$ ~  w% ?# A
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。
' b# y/ r) j. ^: Y. d$ h# [2 B# a" K2 h+ z( y! F. Q
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。
) K" ^5 k8 S8 Q7 |% J/ H3 P; @; }1 o5 o

3 G' N0 |5 C/ A! _2 A' {+ F- ?
/ L) A( p" T/ i: O. \% r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”
" X8 o7 K- Y! P3 m' W0 v( C
* O: F' x+ ^0 A  m' v, y9 S4 }
8 ~9 l- e0 y8 P( I
# k" G! q5 f- x4 |6 q( N“全球鹰”当然是美国的RQ-42 V6 j5 x, a9 `: _0 y2 a) I5 x
6 k# [  k( Q5 d9 u& Y4 P/ M2 s
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。
' P5 Y9 q7 S1 G1 [5 _' B7 Y" i* Z  a( `& C2 E, e! g: X+ d
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。/ {# I* S$ H8 D) c- m7 v0 J9 }# Y
; r0 p, U7 u' S, L4 |1 ]
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。% e+ A$ ~5 ~& A3 D+ H
" l* `# _9 @/ X% o' V
超高空有大用。1 G/ O9 ]' }1 u+ V
2 u( t6 c' v% G( f0 }& j' Z/ P/ k8 S
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。3 t+ Q: t. }" j: h- P( H' _& Y
+ s2 u- K  v2 y% \5 f# t/ p% y. w
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。
# i, ~/ r! D% \1 c! s% y9 p  K) T- T
2 j1 C9 ]6 G8 v9 L9 b8 V' o7 U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。
  h  A3 x5 X# @' X# B
5 l3 a/ D3 ?  Y7 Y  A% f& W$ j* |) W但无侦-7要好用,还需要大大增加留空时间。+ c* k6 n2 X2 c- z% Q+ x
3 }# K$ v# T- l$ I- _4 M% l- C
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。3 c- k" Z$ F( [/ L

/ q. b% {/ N0 J( F: ^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。1 [* v  K+ Z# |7 X" I

" }1 L# }* E+ y$ T% G- G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。2 B) g3 U$ l1 A  i* l8 O

% t5 F6 \' [+ t8 @  t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。
0 R9 j: l! \8 g7 C+ u9 J; P5 v( G' z6 Q- l$ z; [6 m* N
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。1 |* p1 a  i, ^4 \+ ]& D  l, u

  W7 g- Q& N% f5 g. v* `% } 1 I) F2 v! r3 N7 q/ E! n
1 n2 h9 n6 o  B. T( a
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
- W& Q% `# q- P0 P, `" W2 D; Z& R) _6 a2 C% m
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。3 R/ @6 l$ C: B7 n7 Y, r
7 d1 m7 Q) ~, Y% ^2 |, g

0 B& ^3 j% ]7 x
. ^9 n* J: w6 j) n' T# }( o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
& X( `* c0 R- U, E/ N# U: z: A: X4 {
3 z# H; @/ g% K) |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。4 c+ m, ?. R  R

- ]3 w% e/ R- K2 \6 u( z; e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。
: M4 c& [+ ]9 F' o" R6 B$ \
/ N' {4 |3 g: H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。
- g3 h6 E- k5 q/ V3 \. @
9 Q; Z0 u5 A* Y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。
* O, q6 T5 v. [% l+ l: I' c, f8 n3 |
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。
( ~) P2 j' }2 Y2 b+ T# ]0 `9 g( w0 R7 B( K5 D6 @/ h
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。- _% `% ~8 m% A2 d* r( p

& M( q' K' |! Q, a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。
$ _5 n1 p0 K# C' ~1 \" f1 B3 s6 I; H3 r" |4 ~
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。
. [" C+ L! d% j' ?7 ^! J3 b- p; u; m  n
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。7 Z( K( b; R& d  }' H% K  U

* Z' L/ k* E( [- 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。
" f, S: x: s4 N/ n$ `$ c$ w$ M: d8 _7 `3 x9 ^
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。+ ^8 ~+ R- w# F/ `5 n+ S. K

: x& s( T3 c0 T! a, ~. L  ~/ ^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。
. ]' L! u1 x7 e& W& x4 e- |/ Q2 g- L( x
* g  K0 x' y# z- W; T

7 S0 F- x3 F. o; z1 k/ r2 mDARPA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 m+ r# S) s$ c* L$ I! m* d( W3 e

9 \$ V+ F! J5 e: X; B2 g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。8 v, D+ N: ^. C: h8 s- y5 ]' n

" Y' o: L) J" s% ~5 t! A* s/ w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。( c( D$ [! X& d' F

* _+ j4 o3 h2 c$ K5 S6 N6 U
( g6 \8 D9 b  D: R& A3 y3 L! K. t' L  L
U-2的升限达到21000米
$ n6 B9 r3 a' p) g! e8 M" n' e1 k
) H! n! i/ }' c! R, h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。
" W9 H8 w% T& V% w0 h
8 {4 h$ \2 z) P/ [2 K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。
0 {+ `- `$ C9 K/ c3 F9 \; @% I
1 m6 V- k1 l2 O  D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。- E4 f# z0 k4 Z

$ ?( B  D9 p( K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。( D5 z: j. h9 H2 f

3 \( u/ O$ V# ?! R; y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。
. u' [1 V: `! V
! C# N# C6 ^4 P7 a0 {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。
! L+ H, S( e' X, [' _( S) Q6 D0 J3 A& W* C
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。1 S, b+ _7 Y5 ~/ j
2 A, }9 U- h% x9 D9 y+ k0 [6 j; t
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。
1 b$ k% X# h: l5 ?$ l3 k" }8 t( g" W
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。' I: O  j7 V! [
6 g8 r) l+ ?* N; @6 I, G
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。
$ w( A2 I4 P0 S! Y: E, G
! m; k, D( l4 P% u( E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