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晨枫小苑

来的都是客,相逢握握手

 
 
 

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晨枫  

西西河水浪打浪,一浪打到网易上。我本是喜欢纸上谈兵的一介草民,在西西河那边开了一个小铺子,这是海外华人的一个精神家园。我是一个一坐下来就不动窝的懒人,但架不住友人的邀请,到网易也开了一个茶摊。阿庆嫂是怎么说来着:来的都是客。希望您能喜欢我这小号。来来来,先握一个手! 当然,主有主规,客有客道。请勿随地吐痰,喧哗扰众,或者乱贴小广告。不欢迎指桑骂槐,更不准恶语伤人。

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DIY设计中国第四代战斗机  

2009-09-20 00:01:33|  分类: 鹰击长空 |  标签: |举报 |字号 订阅

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国庆将至。对于盛大的阅兵,人们有很多期望,但最没有悬念的是歼-10将在空中阅兵中挑大梁。歼-10开始批量装备了,中国不会就此止步,正在或者将要研制第四代战斗机,这事是个地球人都知道。但中国的第四代战斗机是什么样子的呢?嘿嘿,一多半地球人就不知道了,包括在下。知道的人也不会说,那是要喝茶的,嘻嘻。不过YY不喝茶,最多喝砖,不,挨砖。

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华丽的分界线,以下YY正式开始。
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DIY就是Do It Yourself,自己动手的意思。也就是说,自己到五金店里淘一些七零八碎的东西来,在自己的后院或者阳台上搭一个违章建筑什么的。战斗机要DIY不容易,我们就只能到网上淘一些七零八碎的信息来,自己YY了。第四代战斗机的基本要求是隐身、超机动性、超巡和网络战。网络战能力和气动设计没关系,严格来说,家伙整出来了放到哪一代战斗机上都成,这里就不多说了。

隐身的定义和用途到现在还是一个争议不清的问题,咱们不学究,知道个意思就行了。隐身对咱们来说,就是大大降低的雷达和红外特征,有效地缩小对方的探测距 离,推迟对方火控的锁定时间,增加锁定的困难,不是真的在对方眼里消失了。隐身的实现基本上有两条途径:1、涂料和材质,2、气动修形,一般认为前者的作 用有限,只有后者才能达到有效隐身。

超机动的定义和用途又是一个争议不清的问题,咱们也不学究,知道个意思就行。超机动对咱们来说,就是中空中速机动性加过失速机动性加超音速机动性。中空中 速机动性是空战的典型要求,第三代战斗机的主要焦点就在这里,包括常规的爬升率、加速率、瞬间转弯速率、持续转弯速率、滚转速率等,对过失速机动的强调是 苏-27开始的,包括眼镜蛇、转轮等,重点在于稳定、可控的过失速机动动作,可以在不改变基本飞行轨迹的同时,改变机头指向,抢占发射位置。超音速机动是 一个比较特别的问题。超音速飞行的时候,机翼产生升力是通过激波,而不是通常的贝努力定律的升力机制。飞机处于激波锥后的低压区里,操纵力矩大大减小,所 以传统的超音速战斗机只有有限的超音速机动能力。第四代战斗机的超音速机动能力应该能够达到“正常”的战斗机机动,这不仅对机体抗过载能力要求很高,还对 气动控制提出新的要求,一般需要用到推力转向。

超巡的定义和用途更是一个争议不清的问题,咱们还不学究,也就图个意思。超巡对咱们来说,就是可以用军用推力(也就是非加力推力)达到超音速,至少 M1.2,最好M1.5甚至更高,超音速巡航时间可以达到几十分钟。超巡可以尽快地进入或者脱离战场,在对手不具备超巡能力时,对手开加力坚持不了几分 钟,所以进入和脱离战斗的主动性大大提高。另外,现代空空导弹和防空导弹的发动机产生推力的时间不长,很大一段是靠惯性飞行的。具备超巡能力和超音速机动 能力意味着大大缩小不可逃逸区,还增加了机载武器的初始动能,增加射程。超巡的实现靠两条:1、较低的跨音速阻力,2、较高的军用推力。跨音速阻力和气动 外形有关,后面要谈到。军用推力需要大推力发动机,假定中国大推的传言不虚,那这也在“掌控”之中。

俗话说,漫天讨价,还要坐地还钱。提要求容易,还要看中国有怎么样的设计能力和制造能力。这个东西咱没有谱,只好跟着感觉走,往高里估,呵呵。

如果不出意外,中国第四代战斗机的基本布局可以有5种:
1、像F-22或者苏霍伊T-50的常规布局
2、像YF-23的先进常规布局
3、鸭式布局
4、像苏-30MKI的三翼面布局
5、像S-37的前掠翼布局

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常规布局差不多就是这个样子

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或者是人们更熟悉的F-22的样子

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先进常规应该有YF-23的影子,采用某种V形尾甚至无尾,最大限度地减少翼面和突出物

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该不会是印度MCA的这个样子吧?FF

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鸭式或许会像米格I.44

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或者像这个网上很有名的伪作

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或者这样的想象之作

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这个CG的图也不错

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三翼面方案应该有苏-30MKI的某些影子

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前掠翼布局估计最后会和S-37有很多相像

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或者是这个从珠海的“暗箭”发展过来的方案

工程项目的方案选择通常是对各个备选方案打分,然后根据对设计要求的加权,最后决定取舍。那咱们就对这5种方案根据隐身、超机动性、超巡和设计难度/工艺要求来分别打分。以5分为最高,1分为最低,取整,不带小数点的。

隐身的外形越少突出物越好,尤以前向隐身最为重要。三翼面啰里啰唆的东西太多,前掠翼还带一个倒角,隐身都不怎么样。鸭式居中,常规布局好点,先进常规布局最好。最后打分:

先进常规:5;常规:4;鸭式:3;前掠翼和三翼面:1

超机动则是啰里啰唆的东西越多越好,至少对中空中速机动性和过失速机动性来说是这样,打分:

前掠翼:5;三翼面:4;鸭式:3;常规:2;先进常规:1

超巡又是简洁外形为好,但三角翼具有先天优势,鸭式跟着沾光。打分:

鸭式和先进常规:5;常规:4;三翼面:2;前掠翼:1

设计难度和工艺要求上,中国对鸭式和常规都有经验,不过这常规的经验不大好说,毕竟这里说的是常规隐身,不是纯粹常规,所以很犹豫,到底应该往哪放。打分:

鸭式和常规:5;三翼面:4;先进常规:2;前掠翼:1

最后加权反映了各项要求的比重,毕竟需要综合权衡,不能偏废。隐身是未来战场的必须,早早被人发现,那就是讨打,接下来只有逃命的份,太被动了,这个重 要。超巡牵涉到进入和退出战斗的主动权,能打则打,不能打则溜;要是想打时打不到,想溜时逃不了,那也是极大的被动。超巡还有利于使少量飞机及时形成局部 优势,增加有效空中兵力。这个也很重要。超机动的重要性在空中白刃战的时代非常重要,现在可能开始大力发展导弹离轴发射能力更加容易,毕竟人的承受过载的 能力是有限的,导弹的承受过载的能力是“无限”的,重要性稍低。设计和工艺与成本和风险相关,咱中国人现在很牛了,有歼-10、歼-11挡一阵子,咱耗得 起时间。这样平衡下来,咱取:
隐身:30%;超巡:30%;超机动:20%;设计和工艺:20%

所以综合评估的计算公式就是

综合评分 = 隐身 * 30% + 超巡 * 30% + 超机动 * 20% + 设计与工艺 * 20%

这样一来,计算结果是:

常规:综合评分 = 4*0.3+4*0.3+2*0.2+5*0.2=3.8
先进常规:综合评分 = 5*0.3+5*0.3+1*0.2+2*0.2=3.6
鸭式:综合评分 = 3*0.3+5*0.3+3*0.2+5*0.2=4.0
三翼面:综合评分 = 1*0.3+2*0.3+4*0.2+4*0.2=2.5
前掠翼:综合评分 = 1*0.3+1*0.3+5*0.2+1*0.2=1.8

最可能的气动布局依次为:

鸭式〉常规〉先进常规〉三翼面〉前掠翼

这个结论应该还是合理的。三翼面和前掠翼强调了“错误”的性能,前掠翼还具有极大的技术不定性,这两者基本上出局。先进常规的优越性是显然的,尤其是强调 了“正确”的性能,但是技术风险较大,机动性也有点太肉,作战适应弹性可能不足。常规和鸭式布局评分相近,鸭式领先。但相对来说,常规布局的性能更加均匀,而鸭式的超巡和超机动较突出。事实上,常规布局的F-22的超机动性也十分突出,但这相应提高了设计和工艺上的挑战,最后可能是超机动上加一分,设计和工艺上减一分,但不改变最终评分。不过如果降低设计和工艺的加权,常规布局作为“金牌”方案有可能胜出。

上面是以空优为主导的设计,主要用于攻势制空,要深入敌后,对设计和成本也不是太敏感。如果改变要求,以防空为主导,在主场作战,那隐身可以相对降低,但超机动要适当增加,一击不中的话,务必要转身再战。这样,加权可以修改为:
隐身:25%;超巡:30%;超机动:25%;设计和工艺:20%

如果要求空战和对地攻击兼优,那隐身的要求要相对加强,但超机动性可以方宽,加权可以修改为:
隐身:35%;超巡:30%;超机动:15%;设计和工艺:20%

如果考虑到技术水平不够,但钱不是问题,那需要增加控制技术风险的权重,那加权可以修改为:
隐身:25%;超巡:25%;超机动:20%;设计和工艺:30%

如果考虑到财力有限,但技术不成问题,像俄罗斯和法国的情况,那加权可以修改为:
隐身:25%;超巡:20%;超机动:20%;设计和工艺:35%

如果对自己的战斗机技术水平不放心,要来一点数量优势,那更加要控制成本,加权可以修改为:
隐身:20%;超巡:20%;超机动:20%;设计和工艺:40%

加上前面提到的空优情况,加权为:
隐身:30%;超巡:30%;超机动:20%;设计和工艺:20%

用Excel列一个表,很容易地就可以计算出各种不同加权后的情况。

对于空优主导的情况:
常规:3.8;先进常规:3.6;鸭式:4.0;三翼面:2.5;前掠翼:1.8

对于防空为主的情况:
常规:3.7;先进常规:3.4;鸭式:4.0;三翼面:2.65;前掠翼:2.0

对于空地兼优的情况:
常规:3.9;先进常规:3.8;鸭式:4.0;三翼面:2.35;前掠翼:1.6

对于技术有限的情况:
常规:2.9;先进常规:2.05;鸭式:3.35;三翼面:2.5;前掠翼:1.55

对于财力有限的情况:
常规:3.95;先进常规3.15;鸭式:4.1;三翼面2.85;前掠翼:1.8

对于数量优先的情况:
常规:4.0;先进常规:3.0;鸭式:4.2;三翼面3.0;前掠翼:1.8

令人惊异的是,鸭式领先,常规始终第二,但两者的差距并不大。在技术优先的情况下,三翼面上升到第三,所有其它情况下,先进常规据第三。数量优先的情况下,三翼面和先进常规并列第三。前掠翼则始终敬陪末座。

这是工程项目挑选备选方案时的所谓灵敏度计算。如果随着不同的情况,入选方案大幅度变动,那需要仔细再平衡设计要求,以避免非理想情况下性能急剧下降的问 题。也有可能是选择判据有问题,造成扭曲。但咱们的计算相当地一致。假定咱们的加权和打分都靠谱,那灵敏度计算的结果是:

- 鸭式和常规应该是中国第四代战斗机的布局,其中鸭式的可能性更大一点。
- 先进常规较小可能
- 三翼面和前掠翼基本可以排除
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