官方新聞泄天機:中國自主研發戰略轟炸機,設計參照來自B2
在最新的官方媒體報道中,「背負式鋸齒型並列雙發大S彎進氣道」這樣一個生澀的技術名詞成為了焦點。因為截止到目前為止,這種設計唯一的應用型號就是美國的B2隱身戰略轟炸機;而國內將這一設計作為重點項目進行攻關,也說明未來中國的戰略轟炸機總體布局設計將極大的參照美國B2設計。那麼這種設計是個什麼玩意,到底有哪些優點和缺陷?
一:背負式
背負式進氣道,顧名思義,它就是將進氣口開設在機身背部的上方。這和我們平時看到的絕大多數飛機都不同——無論戰鬥機還是客機,發動機進氣道正前方都是不受遮蔽的。因為飛機在飛行時候需要迎角獲得升力,機頭會翹起來;如果進氣口開在背上,那麼前機身擋住的氣流會使進氣口的進氣效率急劇降低,甚至無法正常工作導致發動機喘振停車。
圖:美國海軍的A12攻擊機,由於要求較高的機動性,因此只能採用相對常規的進氣道設計,但隱身和增升效果遠不如B2
圖:注意B2進氣、排氣都在機翼上表面
尤其是針對有較高機動性要求的戰鬥機和戰鬥轟炸機,背負式設計是完全不可接受的。但是對於機動性要求很低的戰略轟炸機來說,背負式進氣道設計有兩個特別大的好處:從下方往上照射的雷達探測信號,根本照不到進氣口,只能照在平坦的機腹上,隱身效果非常好。
其次是對於飛翼布局來說,由於整個飛機就是大機翼;機翼上表面同時開設進氣口和噴管,極大的提升了機翼上表面的氣流速度。而氣流速度越高,壓力越低——這意味著機翼下表面形成的升力就大多了。對於飛翼布局的戰略轟炸機來說,背負進氣道既隱身又增升,一舉兩得。
二:鋸齒型
鋸齒形指的是進氣口的邊沿採用尖銳的鋸齒形狀。這種設計不是考慮提升進氣效率——實際上尖齒會形成渦流等干擾進氣的不利情況,反而會使進氣效率更低而且設計複雜化很多。它的目的就是一個,降低從前上方照射到進氣口上的雷達波反射強度;實際上看B2和F22、殲20等型號的艙門,同樣大量採用了鋸齒設計,都是同一個道理。
圖:注意進氣道的尖齒
對於具體原理有興趣深入了解的讀者,可以參閱David Lych, Jr.的著作《隱身射頻導論》。該書作者是「沉默藍」隱身機的航電項目經理,參與了包括F117、F22、B2等多個項目,諸多關鍵隱身技術的發明者和領導者,不需要任何官方報道吹噓、貨真價實的隱身飛機之父。在書內他提到了不少B2的設計思路和經歷。
三:並列雙發
並列雙發的意思很簡單,B2採用了4台發動機;雖然看上去只有兩個進氣道,但其實每個大進氣道都是由兩個並列的進氣道組成,同時供應兩台發動機的進氣所需。至於為什麼要4發,主要是對戰鬥機的大推力軍用發動機來說,兩發推力太少了,最多做得出戰役轟炸機。
圖:注意每側有兩台發動機,進氣道經歷一個很大很急劇的S型彎曲後才連接到發動機前端
而飛翼布局要保持飛機的扁平,發動機直徑不能過於粗大;因此B2採用了4台無加力燃燒室(不飛超音速的話,加力燃燒室無意義)版本的F110發動機,而沒有專門開發新的大尺寸發動機。對於我國未來的隱身戰略轟炸機來說,應該也是採用4台無加力版本的太行改型發動機。
四:大S彎
進氣道是隱身設計中的一個極為重要的反射源。它形成的波導管和空腔反射效應,會使照射進來的雷達信號急劇增強以後反射回去。而現在所有的吸波材料,最理想的吸波能力發揮,都要求雷達波幾乎垂直的照射在自己身上;一旦傾斜角度太大,比如雷達波入射的角度只有26、27度甚至更小,那麼吸波材料基本上就沒任何用處了。
圖:發動機風扇清晰可見,T50這個布局是不可能隱身的,這不是所謂雷達波阻隔器或者吸波材料能解決的問題
只有大S彎的進氣道,才能使雷達波按照設計者的要求,在進氣道內多次反射——每次反射時又能以非常好的角度幾乎垂直的打在吸波材料上,將其幾乎完全衰減。任何直通進氣道都不可能隱身,不是代價高效果低的問題,而是根本就做不到
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