一个航空创业的想法和机会

TopGun

写在前面的说明：

这个想法的核心技术是业余爱好者可以掌握的航模设计、制作、试飞，所以技术门坎低。这个想法的总体技术要求也较低，因为其对象是一次性使用的航空炸弹。然而，这个想法却精确地瞄准了中国航空领域的一个缺门，所以是一个进入中国国防航空工业的突破点。

尤其重要的是，个人或者小企业可以籍此低技术门坎、相对较低的技术要求、同时又是中国航空技术的一个缺门的机会，实现小企业，尤其民间小企业进入中国国防航空工业的破冰之行。

美国已经有很多创业者借着刚刚开始蓬勃发展的军用无人飞行器行业成功创业，这些不断流入美国军事航空的新鲜血液是美国在航空航天技术上持续领先重要原因之一。中国的航空热血者应迎头赶上。

我在航空上有很多想法，但不能都公布出来，用这个想法做一个代表。


给航空热血者的报国敲门砖：双任务J-20


本文主题：如何改进雷石小直径炸弹以充分利用J-20的内置武器舱，从而使J-20仅仅依靠内置武器舱也可以成为一种非常有效的隐身双任务战斗机。

J-20的内置武器舱分别位于飞机腹部和侧面，下图中在J-20腹部可以隐约地看到腹部弹舱舱门与周围蒙皮之间的缝隙，也可以隐约看到机身侧面弹舱舱门与周围蒙皮之间的缝隙：


下图是J-20打开所有内置武器舱的照片：


J-20的内置武器舱布置与F-22大致相当，但是普遍认为J-20的内置武器舱比F-22大一些。这是因为J-20有更大的尺寸，也因为国产中距空空导弹的尺寸略大于美国的AIM-120。下图是F-22利用机腹武器舱挂载GBU-39小直径炸弹的照片：


本文因为起始点专业要求低，可以由热爱航空的个人和小企业发起。本文有如下几个部分：

一、中国小直径炸弹的两个缺陷和需要改进之处；

二、美国小直径炸弹的两个可以改进之处；

三、理想中世界最强的中国小直径炸弹；

四、航空热血者和小企业如何发起最强小直径炸弹项目；

五、航空热血者和小企业如何实现最强小直径炸弹项目的最终成功；

六、小结。

下面开始分述这六个方面：


一、中国小直径炸弹的两个缺陷和需要改进之处

中国的雷石-6（100KG/50KG）小直径炸弹明显是为了在J-20的机内弹舱中挂载对地对海攻击攻击武器而开发的。下图是采用两种不同重量战斗部的雷石-6（100KG/50KG）：


因为小直径雷石和大雷石的编号相同，仅用括号中的炸弹重量表示其不同，我在下面的文字中对小直径的雷石-6（50KG）和雷石-6（100KG）直接称小直径雷石、对大的雷石-6（250KG）和雷石-6（500KG）直接称大雷石。下图中前景的大家伙是大雷石，背景的两个小炸弹是小直径雷石：


1、中国雷石-6（100KG/50KG）小直径炸弹的第一个缺陷是打击距离近：

小直径雷石仅仅采用了非常简单的固定式小翼，如下图所示。这种小翼的滑翔性能非常有限。也就是说，滑翔距离很短从而导致打击距离近：


相比之下，同样是小直径炸弹的GBU-39使用了钻石背可折叠联翼，其滑翔能力明显优于小雷石-6。下图是采用钻石背可折叠联翼的GBU-39，关于这种炸弹的详情请见TopGun:【原创】炸弹！！炸弹、、、、、、成都翔龙联翼（3）：


2、小直径雷石的第二个缺陷是机动性差使得打击角度和打击灵活性受限制：

小直径雷石窄窄的小翼很难在攻击目标前产生大的升力配合尾部的弹翼来大幅度地改变飞行姿态。相比之下，GBU-39的钻石背联翼却可以靠高升力配合尾翼使炸弹大幅度改变姿态，从对滑翔有利的状态变成接近最佳的攻击角度。这个接近最佳的攻击角度因不同的目标而不同。对于坦克之类顶部较薄弱的目标，这个角度应该是接近垂直；而对于一些山洞目标，这个角度很可能是接近水平从而使炸弹从洞口飞入，并且在洞内飞尽量远的距离。

3、针对小直径雷石两个缺陷的关键改进——给小直径雷石配可折叠弹翼：

给小直径雷石配可折叠弹翼完全可以克服现有小直径雷石的这两个缺陷。我们既可以参考GBU-39的钻石背可折叠联翼，也可以参考现有大雷石的可折叠单翼，甚至其他方案。

钻石背可折叠联翼的关键优点是重量小机翼大升力大。具体地说，就是联翼的结构优势使得仅仅用比较轻的结构就可以使每个机翼可以很细很长，从而实现大展弦比和高的滑翔性能。有关联翼的优点请详见TopGun:【原创】成都迈向航空创新的又一步：翔龙的联翼（1）。下面图中四颗红色GBU-39炸弹的钻石背可折叠联翼成收起状态：


下图中，钻石背可折叠联翼成展开状态：


给小直径雷石配的折叠翼也可以使其他类型，比如大直径雷石所用的可折叠单翼。这种可折叠单翼通常要用比较重的结构或者比较厚大的尺寸才能实现大展弦比的单翼。下面两图是采用可折叠单翼的大雷石：



下图是小直径雷石与大雷石的对比。从中可见大雷石的折叠机构和可折叠单翼如果想用在小直径雷石上，就必须减小尺寸：



二、美国小直径炸弹的两个可以改进之处

擅攻者动于九天之上，擅守者藏于九地之下。航空炸弹的穿透力是其杀伤力的关键。但是小直径炸弹因为重量很小，在穿透力上有些先天不足。美国的GBU-39小直径炸弹在穿透力上尚有进一步提高的潜力。

1、美国小直径炸弹改进方式之一——在末端俯冲姿态收起或者抛弃弹翼以增强穿透力

下图中美国小直径炸弹虽能穿透厚厚的掩体摧毁目标，其大张的弹翼却一方面给俯冲增加阻力从而限制俯冲速度，另一方面又会在穿透掩时体产生额外阻力：



GBU-39的钻石背弹翼在俯冲时产生阻力阻碍速度增加从而限制GBU-39的穿透力很容易理解，因为炸弹接触掩体前的速度越高，其穿透力越大；而在这种俯冲中，弹翼并不需要产生升力，却增加阻力。

我这里解释一下张开的弹翼在穿透掩体时产生的额外阻力：张开的弹翼虽然在接触掩体的瞬间就被坚硬的掩体物质摧毁，这个弹翼被摧毁的过程却会产生阻碍炸弹进一步侵入并且穿透掩体的力量，从而减小炸弹的穿透力。

解决这个问题的方法很简单：要么在这种俯冲时收起弹翼，要么在这种俯冲时抛掉弹翼。

考虑到GBU-39的钻石背弹翼本身就是可折叠的，既然已经顺利实现从收起状态变成展开状态，在俯冲中再反向由展开状态返回收起状态的技术难度并不大。下图是GBU-39的钻石背弹翼在收起时的样子：


2、美国小直径炸弹改进方式之二——在末端俯冲姿态用火箭发动机加速

高速对于小直径炸弹这种轻巧的武器而言，是拥有高穿透力的关键。如果在小直径炸弹命中之前用一个小火箭发动机突然加速，则可以大幅度提高穿透力。给炸弹用火箭加速的一个先例就是反跑道炸弹。下图是一种反跑道的作战方式：炸弹在离开载机后先张开小减速伞以减速并调整好入射角度；然后抛掉减速伞、打开火箭发动机加速以侵入跑道：


下图中有反跑道炸弹的剖视图，可以看到最后面是减速伞，减速伞前面是火箭发动机：


给GBU-39这样的小直径炸弹加装小火箭发动机来为俯冲加速的关键是在不增加或者仅仅很小地增加整个炸弹尺寸的情况下加火箭发动机。


三、理想中世界最强的中国小直径炸弹

从上面第一和第二的分析可以看出，理想中世界最强的中国小直径炸弹是：

1、使用可折叠的大展弦比弹翼以实现大的打击距离；

2、弹翼不但可以在滑翔和机动时展开，也可以在诸如命中目标前的俯冲加速时收起或者抛掉以减小阻力提高穿透力；

3、这是一个锦上添花的特点：在命中目标前使用火箭助推以大幅度提高穿透力。

上述三点都应该有数据支持，不过我在本文这个定性而非定量分析的文章中就不涉及了。


四、航空热血者和小企业如何发起最强小直径炸弹项目

1、分析现有小直径炸弹的可折叠弹翼，确定最佳方案。

2、设计并建造可以在地面演示的可折叠弹翼系统并不断改进使其完善。这里的关键是系统要非常小，使J-20的内置弹舱可以大量挂载小直径炸弹。

这个弹翼系统应该可以顺利在折叠和展开状态频繁转换。当然，不同的人有不同的特长，如果有的航空热血者不擅长动手做实物而擅长在诸如AutoCAD Inventor之类的软件上建模并动态展示，也是一个很好的办法。

3、以航模手段设计并建造飞行模型并不断完善以演示可折叠弹翼的飞行性能甚至空中展开弹翼——收起弹翼——再展开弹翼。这里的关键同样是系统要很小以便依此开发的小直径炸弹可以在J-20的内置弹舱中大量挂载。

4、如果需要，重复1到3以获得最满意的技术效果。

5、整理出一份以技术为基础、以克服目前中国小直径炸弹的缺点为出发点、以制造世界最强小直径炸弹为目标的报告。


五、航空热血者和小企业如何实现最强小直径炸弹项目的最终成功

最终的成功只能通过专业的公司或者单位实现。航空热血者或者小企业可以凭上面第四中所说的成果广泛地与专业单位/公司联系，以使最强小直径炸弹正式立项并最终成功。美国在这方面有对航空热血者和小企业非常方便的渠道，比如五角大楼的DARPA、中央情报局的IARPA，等等。不知道中国是否有类似部门。如果中国没有类似部门，我觉得中国的航空热血者和小企业应该着手建议有关部门建立类似机构。美国很多极具创造性的技术都是通过类似部门利用那些技术“狂人”开发出来的。当然，美国的DARPA之类部门不但面向个人和小企业（个人也需要成立个小公司与DARPA之类部门联系），也面向大公司。


六、小结

1、中国现有小直径炸弹与世界先进水平尚有差距，这个差距可以由中国的航空热血者和小企业发起行动来消除；

2、中国的航空热血者和小企业可以以此改进小直径炸弹的行动或者其他类似行动为起点，向为祖国的国防事业做贡献的方向努力；

3、中国的航空热血者和小企业应该建议国家成立类似美国国防部DARPA、中央情报局IARPA之类的机构以广泛收集并有目的地开发来自民间的创造。

baogesj

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俺们机床男，落伍啊。