楼主

“机身周缘矢量喷管瞬时位移技术”的疑问 I 文章提交者：supersarah 加贴在 优秀小说评论区 铁血论坛 http://bbs.tiexue.net/bbs_27.html “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。 [ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 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？ [ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 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， [ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] ＊＊ 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 [ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] ＊＊ 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 [ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] ＊＊ 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]， [ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 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, [ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 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] [ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 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， [ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 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 [ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 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/ [ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] [点击查看灌水过滤后的回复] 本帖已赚工分: 10 本帖已赚金币:

第2楼

这位费心了

第3楼

（被头儿批评俺的态度后蔫蔫的说 ） 上次你把公斤力和牛顿弄混了，计算结果都差9.8倍以上。只改这一处还不行。还有至少2处高中－－大专范围的错误，请先自己找找看，此后再继续讨论。。。 [ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 还有俺说科研问题和“专家”那句，不是说你的，是借题发挥，请鉴谅～

第4楼

刚看到楼主的解释,我虽然不是很懂,单还是有些疑问?比如,"...战机在一瞬间倒翻过来。"不知道飞行员怎么受得了.喷管的材质就算是用钛合金恐怕也用不了几次.  ---------------------------------------------- 焚我残躯，熊熊圣火。 生亦何欢，死亦何苦。 为善除恶，维光明故。 喜乐悲愁，皆归尘土。

第5楼

貌似传说中的“瞬间移动”，楼主空间魔法过4级了没？

第6楼

厉害! 还希望大家以后多多提点！ [ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ]

第7楼

to: 铁血参谋 hehe，有错误在所难免啊，很生疏了，毕竟很长时间不干这个了，拜托发现什么问题就请直接 [ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 指出 关于科研问题和“专家”的话其实没什么。不过我觉得有一点差别：我觉得真正阻碍科学进步的 并不是某人是否犯错误，科学本身就是一个不断排除错误的过程；而是缺乏客观、公正的态度。

第8楼

这里关于飞行器的周缘矢量机动系统的讨论专业性比较强。到今天为止，可以试着做一个小节性质的结论： 1 可能不可能，有没有技术可行性？ 结论是已经有人做出来了。这回是日本人先搞出来的。 [ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 2 日本人搞的这个与小说2年多前描写的还是有差距，说不定有关方面还在继续朝此努力。 3 中国人为什么先想到并公开了，但却没有先搞出来，看来反应的不是技术差距而是体制方面的差距。 4今后发展方向如何？ 个人大胆说一句：涡轮喷气发动机的飞机如果不能回答小说提出的“柳絮”式热敏悬浮颗粒模糊攻击和弹丸云模糊攻击，那么再高的机动性和再好的隐身特性也不过是”弹丸暴雨中的舞蹈”，喷气飞行器的机动性和隐蔽性发展在不对称攻击面前是毫无意义的，前景黯淡。 看到小说提出了一些先进的技术发展方向，这些东西正一一被实现，也看到小说提出可以克制这些技术发展的更高级的技术构思，作者终极写到离心炮和螺管炮的远射程超高射速的模糊攻击和模糊防御，提出“以模糊制精确，以数量制质量，以经济制军事”的战略思想，写到这里，作者自己似乎停顿下来，大概还没找到更高一级的东西。 不过，发展是永无止境的。