严锋称歼10最大荷载8.9G意义:水平盘旋专克F35!!

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11月5日,空军“八一”飞行表演队的三名成员做客新华军事直播间,与广大网友现场分享在空中驾机表演的惊险刺激的故事和驾驭新一代国产先进战机的独特感受。空军航空兵某师师长、首个驾驶歼十战机进行特技表演的战斗机飞行员严锋说,歼十目前所达到过的最大荷载为8.9G,这相当于人体重量的几倍压在飞行员身上。


严锋说,在没有载荷的时候,飞机已经给抗压库里冲了一部分压力。另外做高荷载动作之前,飞行员也会做一些相应的对抗荷载动作。


他说,2008年在珠海航展上进行飞行表演时最多拉到了8.9G。这次最多达到8.7,现在普遍在7.8—8左右。8.9G的时候相当于人体重量的几倍压在身上。


他透露,三代机实现的是“无忧虑”操作,飞行员不用担心,因为计算机会给你自动的限制。即使你操作动作比较粗猛一些,计算机会根据速度、高度、迎角、温度、风向风速等等一些条件自动的多面偏转角进行调整,在当时条件下就会对应相应的载荷。

歼-10几何数据的公开,十分有利于笔者们对歼-10的进一步深入了解。


比如,知道歼-10的翼展为9.75米,后掠角为53度,笔者们很容易用初中的几何知识解开其背后的秘密。飞机的后掠角,是机翼上有代表性的等百分比弦线同垂直于对称面的轴线之间的夹角。知道歼-10的后掠角为53度,就很容易知道其对角--三角翼后缘也同为53度。知道三角翼的一个角和一条边,就可以很方便地求出三角翼的纵边长。


根据三角翼的两个边长(切角按0.5米计算),就可以求出歼-10的机翼面积为38平方米;切角按0.58米计算(实测数),最大机翼面积为40平方米。也就是说,歼-10的机翼面积在38-40平方米之间。


按照比较可信的翼展和机翼面积,可以计算出歼-10的几何展弦比为2.38--2.5。注重高空高速的歼-8歼-7的展弦比分别为2.07和2.23,而典型三代机的展弦比通常在3左右,如F-15F-16。歼-10的展弦比介于二代机与三代机之间,从翼型来看,歼-10与歼-8、歼-7同为三角翼,而且后掠角也比较接近(歼-10、歼-8、歼-7的后掠角分别为53度、60度、57度),说明歼-10十分重视高空高速性能,在平衡高空高速性能与跨音速方面,比F-15F-16更偏重高空高速性能。


机翼面积是飞机非常重要的一个数据,知道机翼面积和一些特殊飞行数据,就可以应用飞机性能计算公式,来测算飞机重要飞行性能--盘旋性能。也可以分析飞机的净重、半油作战重量等重要数据。


去年10月,笔者根据《航空知识》刊载的文章写了《歼-10还藏有多少不为人知的秘密》分析了歼-10的净重和盘旋性能,由于当时对歼-10的机翼面积还不能确定,没有进行更详细的分析。今天,笔者们有了歼-10的机翼面积的数据,便有了进一步详细分析的基础。歼-10几何数据背后的秘密即将大白于天下,那也许会暴出一个令人瞠目结舌的结果来--笔者在《歼-10还藏有多少不为人知的秘密》中关于歼-10瞬盘性能将超过四代机水平的预测将成为现实。


从这两个公开信息中笔者们知道了二个重要信息:一是歼-10的翼展为9.75米,根据实测的机翼后掠角53度,通过这两个数据可以很方面地计算出歼-10的机翼面积为38-40平方米;二是歼-10在试飞最小平飞速度时,实飞达到了接近失速的145公里/小时。


有了这两个重要信息,笔者们就可以根据计算公式来测算歼-10的使用空重、半油重量以及瞬时盘旋性能。


第一个公式是:V表失平飞=√2G÷cy最大ρS


式中,G是飞机重量、cy最大是指最大升力系数、ρ为标准大气密度、S为机翼面积、V表失平飞为平飞时的失速表速。在这个公式中,已知的有V表失平飞(145公里/小时)、ρ(海平面为0.125kg秒2/米4)、S(38-40平方米)和数字2。另有两个未知数:一是G、二是cy最大,在结果确定的公式中这两个数据是成正比的,即G越大,cy最大也就越大;G越小,cy最大也就越小。


对于cy最大这个未知数,笔者们可以根据歼-10的翼形和类似机翼的升力系数进行分析。歼-8B为60度后掠角三角翼,机翼相对厚度4.5%,由于细长三角翼(后掠角超过60度、展弦比小于2.3前沿尖锐或比较尖锐的三角翼称之为细长三角翼)会产生强烈的脱体涡(类似边条和鸭翼产生脱体涡的作用)所以其升力系数比较大,加之为改善跨音速性能,歼-8B采用了前缘扭转技术,可延缓翼面局部激波的产生和气流分离,提高临界M数和抖振边界,改善起降性能和机动性能,所以歼-8B的最大升力系数在二代机中是独一无二的,高达1.6,甚至超过一些三代机。


歼-10与歼-8B同为三角翼、也采用了前缘扭转技术,所不同的是歼-10用鸭翼产生脱体涡,加之歼-10的后掠角比歼-8B小7度,机翼相对厚度也略大些,所以升力系数会更高一点,估计这部分的升力系数为1.7以上。二是歼-10采用了机翼自动前缘襟翼技术,根据顾诵芬编写的《飞机总体设计》,前缘襟翼对最大升力系数的贡献为0.3。三是鸭翼产生正升力对最大升力系数的贡献。由此可知,歼-10的最大升力系数在2.0以上,估计为2.2左右。


cy最大暂时解决了(还需要结合对歼-10的重量数据来判断),公式中的未知数就只剩下G--飞机试飞时的重量了。另一方面,根据中国空军的习惯,我们知道最小平飞速度是指飞机在半油时的飞行速度,所以按公式计算出来的G就是歼-10半油时的重量。


空军试飞团副团长李存宝曾披露过歼-10空中加油时"机内2900kg的油箱加满后还可以向三个副油箱加油",由此可知歼-10的机内油箱为2900kg(虽比F-16的3162kg和幻影2000的3100kg略低,但在这个级别的飞机上还属正常),所以按上述公式确定歼-10的半油重量后,只要删除1450kg的半油和250公斤的飞行员和其他重量就是歼-10的使用空重了。


为留有余量,将歼-10试飞的最小平飞速度扩大为150公里/小时,换算成米/秒后为4


1.67米/秒。将已知数据代入公式:


41.67米/秒=√2G/0.125×40×2.2


G=9565kg-1450kg-250kg=7865kg


结果出来了,出乎人们意外的是,歼-10的使用空重仅比幻影2000的7600kg多265kg,这是在歼-10机翼面积40平方米,最大升力系数2.2的情况下得出的结果,如果歼-10的机翼面积小于40平方米,或最大升力系数小于2.2,那结果中的使用空重会更小。如果我们对歼-10这个使用空重持怀疑态度,那么改变这个重量的唯一方法是提高歼-10的最大升力系数(因为机翼面积已确定最大为40平方米,已不可能再提高了),现在我们将歼-10的最大升力系数调整为2.3,再代入公式:


41.67米/秒=√2G/0.125×40×2.3


G=9999kg-1450kg-250kg=8299kg


还可以将歼-10的最大升力系数调整为2.4做一次测算:


41.67米/秒=√2G/0.125×40×2.4


G=10434kg-1450kg-250kg=8734kg


由此可知,在歼-10最大升力系数为2.2时,其使用空重为7865kg;要使歼-10的使用空重达到8300kg,其最大升力系数则必须提高到2.3;要使歼-10的使用空重达到8734kg,其最大升力系数则必须提升到2.4。这就是在已知歼-10最小平飞速度和机翼面积的情况,歼-10的使用空重与最大升力系数的关系。究竟结果是多少?


看似没有答案,然而答案就在你的心中,你心中认定的歼-10最大升力系数是多少,相应的使用空重就是多少。由于最大升力系数与使用空重形成正比关系,无论你选择歼-10的使用空重为多少,或选择其最大升力系数为多少都不影响其瞬时盘旋性能,因为每个使用空重都有其相对应的最大升力系数。


下面我们就按歼-10最大升力系数2.2、2.3、2.4和半油作战重量10205kg(9565kg+8号弹2枚242kg+DS10导弹2枚398kg=10205kg)、10640kg(10000kg+8号弹2枚242kg+DS10导弹2枚398kg=10640kg)、11074kg(10434kg+8号弹2枚242kg+DS10导弹2枚398kg=11074kg)来计算歼-10的瞬时盘旋性能。


计算公式:ny=cy可用÷cy平飞


计算条件:海平面,M数0.4、0.5、0.6。


第一种情况:最大升力系数2.2,按三角翼的升力特性,0.4、0.5、0.6M数的可用升力系数分别为1.98、1.63、1.41。半油战斗重量为10205kg,翼载255kg。


得出0.4、0.5、0.6M数的最大过载分别为9G、11.64G、14.5G。


第二种情况:最大升力系数2.3,按三角翼的升力特性,0.4、0.5、0.6M数的可用升力系数分别为2.07、1.7、1.47。半油战斗重量为10640kg,翼载266kg。


得出0.4、0.5、0.6M数的最大过载分别为9G、11.62G、14.5G。


第三种情况:最大升力系数2.4,按三角翼的升力特性,0.4、0.5、0.6M数的可用升力系数分别为2.16、1.78、1.54。半油重量为11074kg,翼载277kg。


得出0.4、0.5、0.6M数的最大过载分别为9G、11.68G、14.56G。


上述结果说明,在最小平飞速度和机翼面积确定的情况下,无论选择那种条件,其结果均是一样的。而最重要的是,在M0.4、0.5、0.6时,歼-10均可以使用最大过载9G,这是相当了不起的成就,不仅是歼-10瞬时盘旋性能优于任何一种三代机和四代机的证明,也是现代战斗机常规机动动作的极限了。


我们知道,最大瞬时盘旋角速度通常体现在0.4-0.6M数之间,受机体强度限制,0.6M数的最大瞬时角速度为24.5度/秒,0.5M数的最大瞬时角速度为29.45度/秒,而三、四代机对最大瞬时盘旋角速度的争夺主要体现0.5-0.4M数,幻影2000就是依靠其最低的翼载荷夺得三代机瞬时角速度的冠军(0.5M数最大角速度29.45度/秒);而要想突破角速度30度/秒就只能选0.4M了。在歼-10和狮式之前,还没有一种飞机在0.4M数能飞出超越29度/秒的角速度,即使被广为吹捧的F-35也远远达不到。


F-35净重13200公斤(未经证实的消息是12000公斤)、内载油8000公斤、其他重量350公斤、机翼面积42平方米。最大可用升力系数1.83(未经证实)。为照顾F-35爱好者的情绪,可让F-35按照歼-10的半油标准和F-35未经证实的净重、最大可用升力系数进行计算:


12000kg(净重)+1450kg(歼-10的半油标准)+350kg(其他重)=13800lg,翼载329kg,可用升力系数1.83。计算结果:在0.4M数时F-35的最大瞬时角速度仅为26度/秒,而且这仅仅是只带1450kg燃油,只占总燃油的18%的情况下所能达到的最好情况,实际在2500kg内油或半油情况下的瞬盘性能要差的多。


在0.4M数可用过载为9G是个什么概念,通过计算,我们可以知道,在海平面0.4M数9G盘旋时的最大瞬时角速度是36.8度/秒,这基本上是现代作战飞机常规机动的极限了。至于歼-10能否在0.4M数使用9G的过载,我们还可以用另一个公式进行验证,即机动时的失速表速,公式:V表失速机动=√


2Gny÷cy最大ρS=√nyV表失平飞


歼-10试飞接近失速的速度为145公里/小时,最大使用过载为9G,按V表失机动计算,代入公式:√9G40.3米/秒=121米/秒。如果歼-10在0.4M数作9G的盘旋,速度低于121米/秒飞机将会失速,而0.4M数的速度是136.44米/秒,所以歼-10在0.4M数使用过载9G是可行的,即使要留出15%的余量,最大可用过载也可达到8.22G,采用8.22G,歼-10在0.4M数的最大瞬时角速度为33.6度/秒。


难怪雷大校敢于夸口说F-16的水平盘旋能力与歼-10不是一个量级的,现在来看不仅仅是F-16了,包括F-35、幻影2000在内的许多三、四代机的瞬盘能力与歼-10都不是一个量级的。这意味看只要F-35进入歼-10的视距内,基本上就是再劫难逃了。


歼-10在机动性能方面唯一的缺点是由于发动机推重比不够高,加速性能和稳定盘旋性能不如苏-27,但由于歼-10的气动外型好、最大升力系数大、翼载小,改进发展的潜力很大,今后只要换装推重比更高的发动机,歼-10的缺点很容易得到改善。




本文内容于 2009-11-9 13:40:25 被小编M编辑

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