|
|
: z m; k) v8 c- M7 w) x+ d4 [9 Q' h
网传的空警600图片0 e* H2 q. F* n( Z
2 r: Z" Y! x( O% E+ I5 T
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。9 ^& m6 N c2 W! T
7 J1 w$ s( U( W; z, C3 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。
/ x4 u% o5 \8 s8 g5 z( Z+ l( e/ c" Z; c- I" @
6 K: F# S7 z/ L* ]8 Z
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/ ^2 Z B( \+ i) B
9 {7 ~- b1 E& |! O4 w5 S: g' ]" S6 u
# c2 \" W1 |8 q4 B# d% y, W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; U2 d# q0 X$ Z/ C# ]; H$ D) Y
( g: P* M7 A/ b4 k; V3 I
- A/ ^. Q" ?; M4 [$ n3 O1 R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/ f! W7 i: a. I8 V- v* @
1 c( y/ }% N% B/ p& A s
+ E# o. p4 v7 E' G% i( A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
5 l: H+ H/ x8 ?0 M; W6 L$ d% t7 g% G& f
) {2 Y) X3 l' ^; J; [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
6 d9 ^# W0 _7 |; p* y. y" T5 A4 j
! [3 c/ M% }3 U( a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。
t* \7 k+ Y/ n9 y( y/ a/ q7 |! Z S0 x% S+ V+ 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。
- `0 B0 O# m `5 i
8 Y2 B u' c' b
% b( z8 S; b1 _8 d$ o6 \0 ^
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+ ]) b4 L1 Z* Q* U0 N8 v
% F5 k' T- R7 p. S$ U1 v
9 P5 K* D& M$ w7 J# v) v% U& F. 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
" N8 G p; R1 U/ H0 M5 i! h w7 U( @! Y( z4 k t* X
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。/ N& `: V1 X8 n0 R' w& v% u' D( E
4 n% ]- ?$ H' V3 |9 L( ^+ f0 G
3 E2 _- l- @* e2 [ ?* m( \
( U+ E9 ]6 G; n9 h
. b. @! I5 `. z3 \
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
' h0 q7 B8 |, W' Z" p/ J9 ]0 `0 w+ Y) P/ x7 j$ e. [
' B% }/ U% ~1 e. O- ~# v$ S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# e8 a+ n3 k- @8 P" _1 P3 q) W0 B3 N3 y
( H9 D7 P. f# C8 j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”。7 c0 T, W% o+ v3 s, Y/ K& I
% W+ d5 L! }* Y: f: ]
2 c) G- @5 y. e8 GE-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
8 K' h4 w$ G: A9 } d4 k6 L# J* K' W4 h' F1 Y
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。# a3 C, k+ {' V8 b5 X
, p& C; V+ ~( ?$ C) w) i
0 H4 m: s1 `# m, \3 ?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& L5 v) w3 ~& y3 _) J1 p
2 u( } v& a& [! n. A$ f4 ~) b V9 |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。. ~3 Q9 r9 _8 x# q3 Y- i( [/ y1 ~- x, B
) k% z9 C# c x9 E
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。
$ e+ z9 X# U. Z+ ]* x# `
$ y9 `* \$ L0 {- N6 I. v) y
0 {) t+ Y" o( N$ D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- U+ \$ h2 f! G3 U- n' D& m5 J) a' |
3 @' Z& F6 v) j; [2 W( U' ?0 f! H: M
6 L2 Q5 \' X8 f2 I* ^桨扇也有推进式和拉进式之分
3 g8 K! X) F9 @( p7 n/ s
8 |' U- T! J2 K7 r6 j( V
8 [- \6 Y; D/ x4 }1 I
安-70是唯一达到量产（但最后还是没有投产）的桨扇飞机
9 \" T9 |. h5 [: Z# [1 Q: g# N! t: t: q: N9 B- X# {
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。/ j0 ]1 J$ }, O! b I8 p
: M5 L1 l; p, |. i8 l
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。
. f. b1 g/ e4 r p% w3 P' {2 \: {) y6 V. O# X% _$ |% {
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。 z# d: M: W1 z/ O8 k0 }- t, E/ k
1 U! [! x- g+ B- ?
# M# I, }/ V# }8 v3 k; x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
0 \% X$ Y O; X u2 c8 N
; c# V0 G" c( [1 I ?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。' L5 D$ l/ x0 k( o
( |, D/ C# @) f5 d( t
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。# F7 J* T: c* I0 F
! x z, k. T! K2 V9 n6 J
) r( N* L: [$ m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
9 H |9 x& _. \7 S# g5 F, r( L( u" O2 t w; R! D C
1 l" L( ^8 C X2 f# e0 |* F还要换成更大更重的NK-12就根本不可能上舰了
9 R; ]1 H; g+ E) ~$ k, p( B! O
* g6 U* B9 t9 P! D6 |1 J' Y
- u& L. ]1 [# `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( [7 R' ?* }" ?, l
* F" B, {8 z- |* y0 a% _" q1 [1 ^( ^
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。
0 g+ q$ H) I9 f* }4 a; K$ z9 T: m) S) a) p
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。4 ]# ?$ B7 y/ {2 Z5 g# z; i
8 s4 b6 V5 |% \3 O' A4 ?# ^
! G: d8 \9 ^) j; _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+ l6 }# v* d h3 ?. V" R
7 y/ S. j, Q7 U: j" _2 |
7 f3 Q% ?. r2 [) ], }+ ]3 |# m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
4 m+ q. g6 _* Z1 A
( X7 B4 x+ o& x# J8 {0 ?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。
/ D" u% }' B4 Z4 p' o
0 A1 I0 l, K3 G% K0 h g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 r9 g# n- L% d+ F+ ]$ v# |- c0 \. o$ |! P! l
2 a" R. w# i# \, h% C8 {0 v8 `4 T& `: E+ Y- |; ?, ?9 W
8 M0 r" u+ L: t( ~' C) e9 }) F) j0 a; ^$ n3 U
, o, q7 d; x; S* ~( v2 [中国已有空警-2000、空警-200、空警-500三种空军预警机
/ f, p0 H J+ p
' C( Y6 l _9 K$ R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。
5 ?6 T8 h8 C U8 a; M# n; x1 |8 q
& p2 i: ~ t5 _/ B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。
3 C/ V2 y, B- {+ m9 L8 r5 }% t9 N2 v C# T; G5 r4 ]' K" Q5 Z7 X
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。
$ P0 a: g3 Y c$ r3 b1 P1 _' U1 E, X4 A/ o/ w: |! M4 j: f1 n) B
; Z/ z) b: o* X" k5 w- a0 q) \0 A
“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! R. [ v+ A$ C* z1 g
7 ^' r: a6 O$ q) Z9 x
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。
" U* j7 Q& T( C& S) d
8 R1 `" z; q8 [7 o. ~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。# E% I' j$ D1 M/ z$ Y5 D9 F
+ }$ h; B, Q9 \( J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。
: `6 y7 g6 B3 l
/ T! u P$ b4 g5 r6 L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 s* F" K% Y; u- z7 ~2 r
|
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
