讲谈“战机超音速”

判定超音速的原理标准确立问题,这是国内所有大型军事网站论坛都会有的问题,在此,必须强调的是,判断飞机是否“超音”,这只能以“激波”为准。

激波的形成是由于空气中出现了间断面,表现为空气的密度与压强突变。激波产生的条件是空气受到压缩扰动。飞机作拉升动作,扰动可逐渐分散,激波亦能渐散。激波的危害,大家都知道原子弹的杀伤力极大,而这份杀伤力的大部分就是通过激波来实现的。

声音需借助媒介传播,方能实现。飞机作超音速飞行,被超越的声音用以传导的媒介就是空气。超音速飞行,说白了,就是一个不断“撕裂空气”的过程,只有达到足以割裂声音传播介质的速度方能谈得上“超越”。激波,是空气被撕裂所致,空气出现间断面所致。超音速,就必须割裂其用以传播的媒介。激波引发空气密度局部突变,致使光学折射产生。当出现激波时,飞行员作飞行姿态调整,甚至是及时拉升,扰动空气规避激波影响,这对于飞行员的飞行安全,还是对飞机机体的保护,这都是必需的。

飞机超音速时,声音因无法扩散到飞机的前方,故叠加在飞机后方形成音锥;音锥与前激波互相干扰就产生“音爆”。伴随“音爆”之大气现象的特征是“音爆云”的出现。

有些人认为机身整体超音速,这就必须以类似于“音爆云”的白色云雾为标准,然而,伴随着飞机飞行的大气现象是复杂的,单以伪现象来作为判定的标杆,这是极不科学客观的态度。声音是不可见的,仅以看得见的“云”为判定标杆,这显然不可能精准。大家都知道,云的形成是由于大气层上升气流托起的空气中多余水汽凝华冰晶或冷却的水滴所致。

当遭遇超音速气流的飞机,在疾速飞行过程中,空气一旦预压过度,此刻多余水汽凝华之集合就会出现,而这与飞机是否超音速是无关的。

下图为飞机遭遇“超音速气流”的典型图例

铁血网提醒您:点击查看大图

铁血网提醒您:点击查看大图

铁血网提醒您:点击查看大图

关于B2的两张图,国内有许多的滑稽解析,有人甚至惊呼“B2具备超音速突防能力”的。在此,不妨提两个问题。

1、激波失速与气流分离失速该如何避免?2、何种机型最易激波失速与气流分离失速?

个人认为,一种极易在超音速状态下失速的机型,即是飞翼机型,为防止激波失速与气流分离失速,所以飞行速度方面必须限制在高亚速之下。飞翼机型具备极佳的亚音速状态下的滑翔能力,仅此讲,此组机型较适合用于大负载长航程任务。当飞机超越马赫速达到M1.2,即为超越音速。马赫速=环境飞行速度/环境声速,环境声速视空气密度而定。飞机速度等同于声速时,即是M=0.95~1.05,飞机本身所面对的波阻极为亚音速状态下的3倍,假使用飞翼为标杆,这就要分别面对翼前、翼上、翼下三个方向的超音速气流干扰,与之对应的将是“机翼出现严重的抖动现象”,若不做及时的飞机飞行状态调整,即有可能会出现激波失速,或出现因机翼末端气流分离而生的气流分离失速。就飞翼机型而言,当其必须做“激波失速或气流分离失速”规避动作时,此时的飞机机身呈螺旋形飞行轨迹下降,请问,这该如何调整飞机飞行状态?美国的B2隐身轰炸机,其时速被严格限制在750km/h以下,造了21架后就停产了。在此认为,严格限制飞翼机型的动力并使之定性为亚音速机型,这是一个刚性要求使然。

作为划时代的四代机标准之一,有一项提到飞机需具备超音速巡航能力。个人认为四代机的速度标准的确定,实是源于确保四代机的飞行安全。超音速巡航过程必须规避“激波失速”问题。当飞机飞行速度超越M1.5时,波阻即会降低,而这也是所谓持久超速巡航的关键。

个人认为,长时间超音速巡航对飞行员的健康不利,持续时间为30分钟的大过载飞行要求,对飞行员生理的要求近乎于谋杀性质。瞬时大过载飞行动作,会让飞行员“黑视”或“红视”。脑部一时缺血缺氧,人就会晕厥。大脑瞬时缺血、缺氧就引发的短暂的意识丧失。而意识丧失时间较长且缺血缺氧状态较难被恢复,人就会晕迷。由头至脚的血液循环是一个连续的过程,血氧交互于人体肺部。长时间超音速巡航,飞行对于人体的“过载”不可避免,身体长时间局部缺血,将最终影响大脑所需的血氧循环过程,而这一过程对于飞行员来将无疑是极其危险的。在此强调,间歇性超音速巡航,这无论对于飞行员的健康还是飞机本身的长航程能力保证,甚至是发动机的使用延寿问题,这都将是具有实际价值意义的。

超低空突防战术,是隐身附着技术得以实现价值最大化的前提。肉眼可视距离,充其量不过20km,这甚至是个极限登高眺愿望的距离。海平面至300米海拔线是为雷达“盲区”,以空间概念来讲,雷达对此区的发现角可控度有限。在低于30米以下的超低空,一般即为世界主流地空雷达扫视的下限高度。处于“盲区”的低空目标,因雷达可探测距离太近,预警时间较难保证,故而精确制导武器的战术价值较难被最大挖掘。

现代海战,特别是针对于航母的袭杀,一架具备高操控稳定性的战机以30米限高疾速突防的战术,对于敌人来讲,这无疑如同噩梦一般。

铁血网提醒您:点击查看大图

————————关于F22超音速巡航缺陷之分析—————更新时间2011.5.28—————

F22在超音速巡航,其飞行本身就是在不间断绕地球圆弧形轨迹飞行,这本身就是一个离心力产生的过程。1.5倍于环境声速的飞机飞行速度且这是连续不断,其飞行表速度与实际环境声速之间的比值是由高空空气密度而定的。在高空,飞机能遭遇高速气流,反之就有可能从高速气流空域出离,这就是说高空空气密度有明显下降的区域,其飞行速度与环境声速之间的比是“不可预测”的。然而,超音速巡航的前提就是在不开机载发动机加力的情况下匀速飞行。由此讲,若由机载智能辅助驾驶系统设立马赫速可容值波动区间过大,变速飞行的状态就已经不可能实现F22的超音速巡航了。

F22若要谈高空超音速巡航,那设定合理的环境飞行恒速这就成了必选项。瞬时环境空气密度落差明显,超巡中甚至都是没可能防范,加之连续超巡对人体血氧循环系统和肉体的液固分离作用积累,一缓一急前后两个离心力作用重复叠加,试问人体何以不晕厥?在此推论,这即便晕迷的可能性亦是极大。飞机环境速度与环境声速之间的比突破1.2时,这会有明显的飞机飞行特征可供佐证。当环境飞行速度与环境声速比始终保持在1.5倍以上,由于飞行所受波阻情况根本不同于M1.2状态下,万一环境空气密度骤降,即便有马赫速警报,飞行员这亦是没可能及时察觉补救。

综上所述,就F22超音速巡航绕地球的飞行其轨迹而言,其间有一个离心力与作用时间的积累效应问题。

按我在主贴中的相关分析继续发言,这就是说30分钟的连续超音速巡航时间是不科学的,对于飞行安全来讲是有隐患的。即便超音速巡航这个四代机标准要沿用,这个时间是需要论证与修正的,当然,这里还有一个适配于超速音速所需的理想大气环境存在。讲谈F22超音速巡航的缺陷,这不代表就反对我国自己研制四代机,不过不走他国走错的路,对他人现实运用成果去害取利得走创新,这是值得国人期待的。

本文内容于 2011/5/28 15:54:20 被子佳火编辑

猜你感兴趣

更多 >>

评论

评 论

更多精彩内容

热门图集