雅克—141垂直起降战机

灭日战魂 收藏 2 243
导读:这次全球经济危机中,我国低端制造业受到强烈冲击,但高端制造业,却得到了技术升级的机遇。俄罗斯在经济危机冲击下,在对华经济技术合作方面,表现积极。特别是,中俄在大客机、大型运输机、大型直升机、大发动机、大舰船产业方面有良好的合作前景。本刊记者(以下简称记)就雅克-141垂直起降飞机相关问题,采访了罗海涛先生(以下简称罗)。 文/海岩 记者:雅克系列飞机一向很有“个性”,请您谈谈雅克夫列夫设计师? 罗:雅克夫列夫上将设计师,当过苏联航空工业部副部长,是世界航空史上一个与众不同的传奇人物。我到莫

这次全球经济危机中,我国低端制造业受到强烈冲击,但高端制造业,却得到了技术升级的机遇。俄罗斯在经济危机冲击下,在对华经济技术合作方面,表现积极。特别是,中俄在大客机、大型运输机、大型直升机、大发动机、大舰船产业方面有良好的合作前景。本刊记者(以下简称记)就雅克-141垂直起降飞机相关问题,采访了罗海涛先生(以下简称罗)。


文/海岩


记者:雅克系列飞机一向很有“个性”,请您谈谈雅克夫列夫设计师?


罗:雅克夫列夫上将设计师,当过苏联航空工业部副部长,是世界航空史上一个与众不同的传奇人物。我到莫斯科航空学院一系(飞机直升机设计系)留学期间,在飞行器实物教学的大教室里,摆满了经典的设计作品,其中还是雅克的机型最多。雅克设计局在仅距离莫斯科航空学院只有300米远的楼群中,外表就像一个高档居民区。我的老师达林教授和阿基莫夫教授是雅克夫列夫的同事和朋友。他们曾希望我以雅克为榜样,学习航空设计专业不要太专一,要对其他的航空器设计都要有广泛的兴趣。 第一,雅克是世界上唯一把所有飞行器都做过,而且绝对多数是优秀产品的设计师。


第二,雅克是个大滑头,别人的设计技术,他轻而易举地掌握,很快转移到自己的设计中,而且经常还有突破性的提高,很快变成属于雅克的技术构成部分。第三,雅克是极其聪明和睿智的人,从不跟风随大流。他没上过什么高等学府,但是他特别注重对基础科学的学习和使用,从基础科学上找突破口。


第四,雅克是工匠出身,他设计的飞机工艺性最好,生产制造条件低,产量可以做的很大。第五,雅克是最注重实际使用的人,一切设计都要最适合战场和运营使用的需要。谁拿去飞机都好用,用坏了都可以不费劲花钱做修理,到工厂再拉来一个,马上飞出去执行任务。第六,雅克像个大懒鬼裁缝,别人的产品都是他的布料,经过他的东拼西凑,放大缩小,左摆右放,连捏带糊,就出了一个新型号飞机。他简直就是与人连侃带聊的过程中,就设计出了好多飞机。第七,雅克对什么机型都不往深了做,避免在一条路走到黑,也别走进了死胡同。因为他也深知自己在那个技术领域的造化都不深,自己能把开场白做好了,以后的事情让别人去做,干吗什么事情都自己死霸着不放?他晚年去当航空工业部副部长了,很多机型的优秀设计都是他开了头,后面的设计的由别人为他做完的……


记者:您是学舰载直升机设计专业的,对垂直起降飞机技术了解多少?


罗:直升机是复合飞行器,学习直升机设计专业必须要先学会飞机设计的课程,因为直升机的飞行动作中有和飞机飞行的相同技术成分,所以学直升机设计的人可以去做飞机设计。中国商用飞机有限责任公司中,就有很多从哈尔滨飞机厂调过去的学直升机设计专业的人才。但是,反过来就绝对不行。只学了飞机设计的人就是做不了直升机的设计工作,因为他们没有学习过产生垂直飞行和小速度空中动作的机械结构,以及复合飞行原理和控制部分的设计,也就走不到直升机科学领域中来。


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俄罗斯雅克-141垂直起降战机


我在莫斯科航空学院飞行器设计系学习的教室,实际是一个摆满了飞机和直升机的非常大的机库,苏联时期所有经典机型的实物,做了各种各样的剖面后,错落摆放着,供学生观看。我们经常在飞机或直升机下面上课或做自习。老师讲课时遇到那个结构特征时,就用教鞭指点身边的飞机或剖面。学生可以随时爬上飞机或直升机,对照书中的课文,理解飞机或直升机的设计理论。在我学习的第一个阶段,几乎是看飞机,拆飞机走过来的,真是简单明了,深刻不忘,灵活运用,这样比死读书本的效果不知道好上多少倍。

在研究直升机的垂直起飞和降落题目中,就自然联系到喷气的效果。雅克夫列夫也是在设计直升机时,把他在设计喷气飞机的理念总想用到直升机上。后来他就提出来不再做直升机设计了,专门去做垂直起降喷气飞机,而他后来设计喷气垂直起降飞机时,也借助了直升机自动倾斜器的概念,把发动机的喷口方向做了全向小动作倾转,实现了尾喷气动力在方向上有了接近90度的矢量变化。我当年学习直升机设计课时也有同感,为了获得那么一点点升力,却设计了那么多的机械传动系统,把直升机搞的比什么飞行器都复杂,直接向下喷气多省事?我经常在机型教室里,长时间观看和琢磨雅克一38飞机结构。


记者:雅克垂直起降飞机与英国的鹞式飞机有什么区别?


罗:过去大家都说垂直起降飞机的核心技术是可改变喷口方向的发动机技术,其实这是个巨大的技术误区。我经过一段时间观看和研究雅克一38飞机后,才明白了垂直起降飞机的核心技术是可改变喷口方向的发动机“套管”技术!不论是鹞式飞机还是雅克垂直起降飞机,它们安装的发动机和其他喷气飞机的发动机没有什么区别,关键是它们的发动机喷气进入了一个大套管,在这个套管里进行了喷气的变向和分流。


鹞式飞机是选用一个发动机,喷气热动力气流进入到一个套管里,由套管的节门装置对发动机的喷气做了5个方向的分流,4个向下,一个向后。根据飞机的起飞状态,飞行员对5个喷口方向的喷气做调整。这种结构设计的缺点非常明显,首先就是可调整方向的套管喷口非常笨重;其次是发动机产生的热推动力的损失非常大。第三是飞机不能做的很大,飞机大了就升不起来。由此造成鹞式飞机的空中机动性非常差,即飞不高,也飞不快,更飞不远,甚至翻个跟头都要小心翼翼,而且经常是挂弹多了就垂直飞不起来。曾经有报道说一次在运输舰上,鹞式飞机把甲板喷破了,飞机也升没起来。


雅克垂直起降飞机设计的非常巧妙,它安装了3个发动机,前面两个,后面一个。只有后面的发动机安装了可转向喷口的套管,进行转向调节喷口方向,而且只做一次调节转向就接近90度。在雅克一38的套管尾喷口做成“裤衩”形状,特别像高中生教材里的工业弯管的几何形状,旋转喷口只要转50。,就使热气流向下喷气。如果旋转喷口转回到原来的位置,“裤衩”套管的热喷气流只向下,走了一个小弯向后喷射。前面两个发动机向下直喷,和后面的“裤衩”套管组成一个“担架”的两个支点,把飞机向上抬起来。在前面的两个发动机的第二个发动机就直接喷气,只在第一个发动机做全向小角度倾斜的简易套管,调整喷口的方向,把飞机推上天空,或控制飞机的空中运动姿态。


雅克的垂直起降控制技术相对于鹞式飞机的比较,就相当于把集中的5个喷口调节方式,做了机械运动工况的分解,把发动机喷射动力中,提供升力的部分,做微调节部分,做大动作调节部分做了明确分工,各司其职,分别做功,把发动机的热喷气效率的损失率大大降低,尽可能把发动机的喷气效率用于空中飞行上。从而创造了更先进的物理模型,开创了垂直起降飞机设计的新理论和新的设计思想。所以,雅克垂直起降飞机一问世就把鹞式飞机比下去了。当雅克-32飞机问世后,就达到了跨音速和等同于陆地强击机的空中机动性能的战斗技术指标,到雅克-38飞机时,就能够达到1.2马赫数,有远程和高空格斗能力,以至于现在的俄军还在使用。


记者:雅克-141又有了哪些进步?


罗:最近30年是世界航空史上最快的发展阶段,其中主要是发动机技术、电子设备、航空材料、计算机技能,这四个大方向上有了突破性的发展。俄罗斯一直有航空产品延续性发展的传统,1990年代初研制了全新的雅克-141飞机。


第一,在发动机选型上采用的是涡扇发动机,从动力性能上有很大提高,发动机的尺寸大大减小,重量减轻很多。这样在飞机设计时的质量中心、重心、惯量中心比较容易集中,雅克-14l飞机就做得比较短粗,对于垂直起降的控制难度大大降低,起降的机动性和控制反应速度大大提高。第二,虽然在动力分配上还是3个发动机,还是前边2个和后边1个,但是最大的改进是在后面发动机的尾套管上已经不是“裤衩”形状,不再分叉热喷气气流,而是变成一个大喷口,只是喷口的转动部件变成了两极变向,喷口经过电动的拉杆的两级转动,使后面发动机达到接近90度的矢量转向,实现向下喷气。在向后喷气时基本上是直线喷气,没有热喷气的转弯损失,给飞机提供了强大的前推力。前面的两个发动机仍然是后一个直接向下喷气,前一个做可控制气流的全向微量的方向调整。这样既提高了升降推力,也提高了飞行的前推力。第三,雅克一14l飞机为了达到高倍超音速,在发动机后喷口的后面,做成了较长的双梁后延双垂直尾翼结构。这样的结构非常有利于做高压气流的分导,经过不断的破音障的气动外形的整流,使雅克一141飞机从开始设计时的1.4马赫数,达到现在的1.7个马赫数。第四,雅克一14l使用了大量的复合材料,安装了先进的飞行控制计算机,整机的飞行总重量提高了近一半,使它的载弹量和航油量增加了一倍多。这样雅克一141就不仅仅是原来强击机的概念,而是可以做歼击机和小型超音速轰炸机。


记者:美国也发展了F一35的垂直起降型号,未来战场上垂直起降飞机作用是否会增大?


罗:雅克一141的飞行机动性和挂载能力,已经可以和现役的高空歼击机、低空强击机、歼击轰炸机对抗。使人们重新认识垂直起降飞机的战场作用。在海军舰队里,有了垂直起降战斗机,舰队的作战半径立即扩大到1000千米以外。垂直起降战斗机可以在两栖攻击舰、登陆舰、大型运输舰上起降,不需要有昂贵的航空母舰战斗群。那些机场被攻击后就无所作为的航空兵部队,也要考虑装备像雅克-141这样的垂直起降飞机。


雅克一141飞机的底版(基本型)技术基础条件非常好,做技术升级和改进型的空间非常宽松。例如,机载雷达、航电设备、飞行控制、总线技术、综合屏显、夜航指示、主动导航、数字通信等先进设备,都可以使雅克-14l的技术等级标准提升到当前世界先进水平。


美国发展的F-35垂直起降飞机,还在做试验和改进,没有达到定型的水平。雅克-141飞机已经在15年前,就进入到工厂生产序列,已有少量飞机装备到部队里。俄罗斯和美国在世界航空器领域里竞争,是按照两个不同的技术路线去发展的。俄罗斯的机型在设计上是更简单、生产更快捷、造价更便宜、使用更可靠。通过雅克-141飞机的技术发展过程,我们必须正确地审视俄罗斯的航空科技实力,端正夜郎自大和依附欧美技术的作风。我们不能还像上个世纪那样,几代人抱着一个机型没完没了的吃,让中国空军始终处于购买外国批量生产机型的被动地位。


3年前,欧洲、俄罗斯和美国就进行了一个垂直起降新型飞机合作项目,现在俄罗斯的雅克飞机制造工厂里正在组装垂直起降的水泡飞机,也可以称为飞碟机。我们在俄罗斯访问期间,看到他们正在进行的“艾柯意帕”计划。如果他们的新机型研制成功了,传统样式的瘦长机身和机翼结构的飞机,就可能会退出历史舞台。


我国有很好的加工产业基础,如果我们能够在当前世界经济危机的机遇中,把握住世界航空科技的方向,在垂直起降飞机技术方面做出更多的研究,就能填补一项高端产品的产业空白。

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