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在天空中打炮——战斗机机炮使用的发展

来源:中网资讯综合 时间:2014-05-13 09:16:33

 

二:二代机火控水平对三代机发展的影响

  总的来说,越战时战斗机的进攻手段操作复杂,武器发射条件严苛,攻击效率低下;即使一方在短时间内态势占优也往往难以进行有效攻 击,空战中在中低空亚声速下近距离内进行反复的追逐、缠斗、咬尾成为最普遍的交战方式。正是这样的局面催生了约翰·伯伊德跨时代的能量机动理论,第一次以数学形式量化了飞行性能在空战中的作用,引入了系统工程的数据图表优化分析,使得设计前就掌握飞机的空战性能成为现实。

  在当时的技术条件下,由于火力控制系统和机载武器的限制,不论是机炮、航空火箭还是当时的空对空导弹,在构成发射条件的过程中都需要对目标进行较长时间的稳定跟踪,甚至于往往需要逼近到目标后方较近的距离。因此早期阶段的能量机动理论主要强调攻击方切入敌方的后半球位置,并且要能够稳定跟上敌方的动作而不被甩开;能量机动中最核心的SEP指标正是这样一个反映战斗机持续稳定机动能力的概念。

单位剩余功率(SEP)图表

  在最早的能量机动理论中,博伊德认为,如果一架战斗机可以在飞行包线中任意一点的位置都拥有高于对手的SEP特性,并且具有迅速更改自身SEP状态的能力,可以消耗比对手更多的SEP将能量优势转化为将对手纳入己方武器包线范围内的空间位置优势,那么这架战斗机就将占据空战中的优势地位。国内很多自诩能力机动理论秉持者的原教旨主义者完全曲解了能量机动理论的本意,将迅速消耗能量转换为空间位置优势的负能量战术这一能量机动理论的核心组成部分与能量机动理论自身完全对立起来,不知道博伊德泉下有知,将对这些名义上的徒子徒孙作何感想。

  单位重量剩余功率SEP=(推力-阻力)X速度/重量,它反映了战斗机的加速和爬升能力。但在战斗机设计中,这个性能与盘旋能力会发生取舍上的冲突;更高的盘旋能力需要更高的升力系数与更低的翼载荷,而翼载荷与战斗机重量成正比,与机翼面积成反比。

  在发动机(推力)确定、基本气动外形设计(升力系数)确定的情况下,提升盘旋能力只能依靠增大机翼面积实现;而机翼面积加大直接带来更大的阻力与结构重量,在降低最大速度指标的同时会严重的对SEP造成负面影响。此外随着机翼面积的加大,战斗机在大迎角下的迎风面积也会相应加大,引起阻力的急剧增加;因此增大机翼面积对于瞬间盘旋性能来说总是一件好事,但对于设计更偏重持续机动能力的战斗机来说,如果推力不能克服急剧增加的阻力,最终得到的未必是设计师想要的结果。

  最终早期的第三代战斗机空战特性的设计就主要在SEP性能与稳定盘旋性能之间进行折中,力求获得亚声速下优良的持续稳定机动能力;后来的F15、F16、苏27、米格29战斗机都是遵循这一初级阶段的能量机动理论所指导设计出来的产物。



图中的曲线就是代表炮弹落点轨迹的“热线”

 

作者:候知健  责任编辑:yaoqun
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