“机身周缘矢量喷管瞬时位移技术”的疑问 I

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“机身周缘矢量喷管瞬时位移技术”的疑问 I


呵呵,自己犯了错误,被参谋给指出来了,多谢多谢。

下面是我重新计算的,欢迎各路高手不吝赐教


作者描述的 J12 与 F22 之间的精彩空战是《石》一文中比较重要的一场战斗,在该次战斗中,

J12 依靠我军指战员的顽强拼搏、出色的飞行技术,取得了意料之外的战术胜利。不能不承认,

“机身周缘矢量喷管瞬时位移技术”(以下简称“周缘矢量系统”),是我军指战员发挥出色

飞行技术的物质基础,战胜强大敌人的有力技术保障。那么,就让我们从技术、战术的角度来

看看,能做到吗?怎么做?


首先让我们来看原文关于“周缘矢量系统”的技术描述,以下摘自原文不同章节:


** 251

** J12有一个高压可燃气发生器,与通常汽车上用的喷油-可燃混合气装置原理类似,但压力

** 要高一些,在战机需要变向时,高压可燃气注入小喷管并被点燃,产生80KG/CM2的燃烧压力

** 向外高速喷出,反作用力就给战机一个急遽强大的变向推力矢量。小喷管口径约15厘米,每次

** 喷发产生的推力受可燃气喷油量的大小控制,喷出动能受喷发推力大小和喷发时间长短控制,

** 最大推力是小喷管截面与可燃气燃烧压强的乘积约14000公斤力。小喷管沿机身周遭排成前、

** 后两个环形,两个环形的间距不到2米,单个小喷管喷发时战机急遽转向,例如前环9点钟小

** 喷管喷发或后环3点钟小喷管喷发,都可使战机急遽右转,转向角速度是传统翼舵系统所能做

** 到的10倍以上。若是两个环的小喷管同时喷发,则在异向喷发时战机转向角速度更大,可以

** 在一瞬间翻转180度,像刚才J12战机前后两个环上12点和6点钟方向的小喷管反向喷发,就使

** 战机在一瞬间倒翻过来。两个环的小喷管同向喷发时,可以在1秒钟之内让战机无转向横移

** 十几米,当临近方向多个小喷管喷发合成更大的推力矢量时,战机可以在10毫秒内无转向横移

** 近2米,这就远远超过了现行使用的传统翼舵偏转机构转向的导弹的机动性,也远远超过使用

** 主发动机推力矢量变向的机动性。而J12就无需任何主发动机尾喷管推力矢量变向机构,传统

** 的翼舵变向机构也得以大大简化。 

** 今天J12与美军首次交锋,往往在美军的短距格斗导弹近身的一刹那,依靠机身周缘小喷管矢量

** 位移系统,J12骤然横向位移,导弹只得贴着机身飞过去。飞机的机动力远超过导弹,一对一

** 甚至二对一的导弹攻击很难打中飞机。


** J12的机腹矢量小喷管向下喷出一道1000多度的高温气流; 

** J12在1秒钟内飞机背部矢量小喷管向上喷出第二道高温气流; 

** J12在轴线距离1米多的上下两个喷出矢量形成的力偶作用下在瞬间倒翻过来,处于尾部朝前机头


首先,我们跳过实现以上系统可行性问题,看看数据:


1) 燃烧后压强 p = 80 [kgf/cm2],喷管等效面积不会超过喷管面积:S = πr^2 = 177 [cm2],

推力 f = pS = 14160 [kgf],假定 J12 战斗重量 15 吨,那么单个喷管产生的平动加速度大概能达到

1g,而 s = 1/2 * a * t * t,在一秒钟内,质心平移距离大概是 5m。那么一个小喷管不能达到作者

所述。至少两个小喷管同时工作,并消除转矩。


2) 飞机的转动惯量绕三个自转轴线时各不相同,I = Σmr*r, 按飞机质量 15t, 长度 16m, 翼展 10m,

机身半径 1m, 以下粗略估算一下:

绕纵轴转动惯量 Ia = x * 1/2 * MR*R + y * 1/12 * M * L * L, 其中 M 为飞机质量, R 为机身半径,

L 为翼展, x y 分别分机身/机翼质量比例 (按 x = 2/3, y = 1/3 估算)

I = 46.7 [t*m*m]

绕水平轴转动惯量 I' = 1/12 ML'*L',L' 暂且以 12m 进行估算(飞机头尾有不少比较“空”的部分)

I' = 180 [t*m*m]

绕垂直轴转动惯量 I" = x * I' + y * 1/12 * M * L * L

I" = 162 [t*m*m]


3) 那么一对小喷管典型工作(80 kgf/cm2 持续一秒)的转向效果如何?

扭矩:14.2 * 9.8 * 2 = 278 [kN*m],

横滚角加速度:dω/dt = 278 / 46.7 = 6.0 [弧度/s2];

仰俯角加速度:dω'/dt = 278 / 180 = 1.54 [弧度/s2];

偏航角加速度:dω"/dt = 278 / 160 = 1.73 [弧度/s2];

在一秒钟时间内,横滚/仰俯/偏航角速度分别达到 6/1.54/1.73 弧度每秒,

横滚角/仰俯角/偏航角分别为 3/0.77/0.86 弧度,除横滚外,不能完成“反转 180 度”

如果在后两个方向上在 1s 之内完成 π 左右的转角,需要同时工作的小喷管数目分别为 4 对左右


4) 看来,“两个环形的间距不到2米”,未免过于托大,如果间距提高到 8m,扭矩提高 4 倍,

大概差不多了


以上计算全部忽略了飞机的气阻,已经是对“周缘矢量系统”最有利的情况了


5) “战机可以在10毫秒内无转向横移近2米”,看来无论如何做不到了。s = 0.5 at^2,如果达到

10ms 平移 2m,a = 4/t^2 将近 40000 [m/s2],4000g,即便时间短飞机和飞行员可以承受,也

没有任何已知的推进方式能有如此强大的推力(我没考虑核弹爆炸,呵呵)


呵呵,以上计算还有什么错误,欢迎指正。其中转动惯量是粗略估算值,各项参数有一定误差,

可能和其他人估算的一定差距,不过我想这个差距不会很大


不过 10ms 之内物转向横移 2m 看来还是非常困难的,这个大家没有争议吧?



小说全文阅读地址:http://book.tiexue.net/book/10429/


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