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隐身真的一好百好?说说战斗机隐身的“七宗罪”

时间:2023-10-12 18:26:07

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隐身真的一好百好?说说战斗机隐身的“七宗罪”

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现在一说到新型武器,人们首先想到的一个词就是“隐身”。无论飞机、舰船还是坦克,好像没采用点隐身技术都不好意思开出来见人。那么,隐身当真是一好百好么?也并不尽然,下面小编就来跟您唠一唠这隐身的“七宗罪”。

第一宗罪——阻力大。

在飞机研制时,设计师都会追求一个高升阻比、易于控制且敏捷的气动布局和外形,因此会想方设法减小飞行器的浸润面积,因为浸润面积越小,阻力就越小。由于圆形的浸润面积最小,所以大多数战斗机的横截面都近似于圆形。

但圆形却是隐身最忌讳的形状,因为无论从哪个方向来看,圆形截面的雷达反射都最强。而隐身的最佳外形是倾斜平面,因为这样能够将敌方雷达波反射到次要威胁方向(上图中红色箭头) ,而不会返回敌方雷达接收机。这也就是为什么我们看到的隐身战斗机都见棱见角的原因,但问题是这样的平面设计大大增加了战斗机的浸润面积,导致飞行阻力显着增加。

第二宗罪——推力损失大。

既然飞行阻力大,那肯定有人会想,发动机增加点推力不就解决了?实际却远没有这么简单。从实现超机动性和提高隐身性的角度出发,四代机大都安装了三维矢量喷口(T-50)或二维矢量喷口(F-22)。但根据俄罗斯土星发动机公司的研究,类似F-22那样的二维扁平矢量喷口会使发动机推力减小14~17,即便通过各种技术手段优化之后也至少会减小5以上。要知道,对于当前的三代或四代涡扇发动机而言,增加1的推力都需要投入巨资并付出极高的时间成本。

第三宗罪——进气效率低。

涡轮喷气发动机从本质上说就是吸入空气,然后增温增压之后排出,产生推力。既然隐身会让推力有损失,那么让发动机多吸多排点空气不就得了?那怎样才能多进气呢?直来直去是进气效率最高的方式,这也是为什么三代机都采用直通式进气道的原因。比如上图中苏-27的进气道就一眼能望到底。

但一说到隐身,问题就又来了。发动机的叶片是战斗机正面最大的反射源,所以如果要隐身,就不能让对方的雷达照射到叶片。最常用的方法就是把进气道的内管道设计成S形,从而让机体遮挡发动机叶片。除此之外还有一种方法是设置进气道挡板。但无论是S形进气道还是增加进气道挡板,都会导致进气道的总压恢复系数下降,通俗点说就是进气不那么顺畅、更费劲了,这样进气效率降低,发动机的推力自然就又减小了。

第四宗罪——内部空间小。

三代机以挂载量大为荣,挂载量越大意味着武器/燃油搭载越多、航程越大,完成任务的效率和弹性就越高。所以像F-15E、苏-30等三代改型机都有着近10吨的巨大挂载量。

满身导弹、吊舱、副油箱的三代机看起来很威武,但在隐身时代这又是大忌。因为外挂物(包括导弹、吊舱、副油箱以及挂载它们的发射架和转接装置)会极大增加战斗机的RCS(雷达反射截面积),所以如果要实现隐身就必须外挂内置。但这样机身内原本其他用途的空间就必然被挤占,比如油箱被挤占就导致载油量减少,航程和作战半径减小。

第五宗罪——机身强度低。

内置弹舱并非在机身上挖几个洞那么简单。在三代机时代,机身上没有什么大的开口(前/主起落架舱也并不是很大,而且只在低速时使用)。但进入隐身时代之后,由于在当前技术条件下,某些武器的尺寸仍然较大(比如中/远距空空导弹、空地/舰导弹等),所以隐身战斗机必然要在机身上开设大型武器舱,而且巨大的舱门还要求在非常大的高度/速度范围内能够开闭自如(发射武器),这就破坏了机身结构的完整性,导致机身强度/刚度严重不足。俄罗斯的T-50在测试时曾出现过机身主结构断裂的情况,恐怕就与此有关。

第六宗罪——超重。

前面说过,传统战斗机的机身采用圆形截面,因为阻力小,这是从空气动力学角度来看。如果换个角度从力学方面来说,圆形这种曲面结构还十分有利于承受飞行器表面的气动力,而平面结构承载能力就很差。但隐身要求必须采用平面结构,所以为了保证机体结构的强度和刚度,就必须对机体进行结构加强,这样就必然导致重量增加,并引起一系列的负面后果:推重比降低、航程减小、机动性下降……

第七宗罪——使用成本高。

传统的战斗机比较皮实,无论机库、机棚、甚至露天罩上帆布也能停放。但对于隐身战斗机就不能这样简单粗暴。一般来说,隐身战斗机的表面都涂有一层雷达吸波涂层,其对敌方雷达波的吸收效果与其厚度密切相关。所以不要说刮风下雨,即便上天飞两次,地勤人员都要及时检查和修补涂层,以免涂层脱落导致隐身性能下降。此外,隐身战斗机的发动机、航电维护,飞行员培养等的成本也远高于三代机。图为F-22造价不菲的“豪宅”——恒温恒湿机库。

看到这里,有人肯定会觉得这隐身战斗机简直一无是处,即便造出来也得不偿失啊~此言差矣!当今世界各国之所以对隐身战斗机这样热衷,甚至不惜成本进行研发,就是因为隐身战斗机相比传统战斗机具有无可比拟的优势,F-22在对三代机的模拟空战中,动辄100多比1的交换比就已经说明了问题——传统战机常常尚未发觉便已被“击落”。所以,如果一款隐身战斗机能够在背负上述七条“原罪”的情况下,还能比传统战机飞得更快、看得更广、打得更远、更加敏捷,那不才正反映出其研制国具有傲视群雄的超强工业实力么。所以,这也正是为什么在三代机百家争鸣的时代过后,迄今只有中美俄三大国跨入了四代机的门槛。

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