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“科幻战机”还是“山寨模型”?

作者:jnscsh   时间:2021-06-30 09:12:53   浏览次数:

F-313只是一个概念模型

本刊记者(以下简称记):王教授,伊朗公开展出这款所谓的隐身战斗机之后,很多人都怀疑展出的只是一款模型,您觉得展出的是真机还是模型?

王正平教授(以下简称王):肯定不是真机,这一点很明显。从表面上看的话,它的做工很粗糙。表面壳体这些地方刷上漆不细看还看不出来,但绝对不是真机的样子。如果是铝合金和复合材料的话,表面质感看起来要好得多。最明显的破绽就是那张座舱的照片,里面有很多东西一看就不是真的,包括它的座舱面板和显示器,没有真实面板的质感和细节,感觉只是用什么材料贴上去的。就算是展示模型的话,他们也至少应该让几个显示屏亮着,这样看起来还能真实一点。

他们展出的模型充其量只能算个样机,可能连样机都算不上。因为样机现在已经是数字化样机了,航空技术稍微先进一点的话,就没必要做实物样机了。以我们国家为例,最早的时候的歼-10出样机,到后面的改型就不做了,完全是数字化模型,可以缩短周期、节约成本。所以伊朗这次展出的可能就是一个概念模型,只是提出一种概念,根本没有朝着型号的方向去发展。里面很多东西是可以不落实的,比如说发动机,现在很多人提出疑问,这么小的发动机进气口跟发动机匹配吗?如果真是那么小的进气口的话,没有合适的涡扇发动机,配的只能是涡喷发动机。到底是不是这样,现在还无法下这个结论。因为它只是做了个概念,并没有严格的按照配什么发动机去做真正的设计计算。

记:如果连样机都算不上的话,伊朗推出这样的飞机有什么意义?

王:伊朗现在面临的环境很复杂,现在各个领域都在拼命地造势。尤其跟军工相关的,总得有点新的东西,具有一定威慑的东西,这也是它一贯的策略。

隐身外形类似美国F-117

记:F-313的外形设计非常独特,王教授觉得它的隐身性能怎么样?

王:从这款飞机的外形上看,同美国的F-117隐身战斗机有几分相像,可能是借鉴了F-117的多面体外形设计,机头、机身都棱角分明,而不像F-22、F-35还有圆滑过渡。从隐身角度考虑,我们希望飞机的雷达发射面尽量是平面,不能是曲面,因为曲面反射要比角反射强很多。从这一点来看,这款飞机的设计有他的新意在里面。

但是从细节上看,同F-117的隐身设计又差很多。它的机头是双折面,而F-117的机头是多面体了,这样对雷达反射的抑制要强得多。实际上它也不可能做成F-117那样,F-117在隐身方面做得有些过于极端了,机头空间很小,所以没有安装雷达。但这款飞机既然宣称是战斗机,就必须要安装雷达,机头也不可能完全像F-117那样。

F-313并非真正的鸭式布局

记:采用了鸭式布局,主要是出于哪些考虑?

王:它的这种布局看起来像鸭式布局,但其实不是鸭式布局,你可以称它为连翼,也有叫前后翼的,就是双机翼,一前一后。很多无人机都采用这种布局,战斗机一般很少用。

一般的鸭式布局要么指的是像“台风”那样,鸭翼远远的往前伸,就是所谓的“远距耦合”,主要起到配平的作用,要么像“阵风”那样,鸭翼和主翼离的很近,利用相互之间的气流干扰,来改善大迎角升力特性。但这种气流之间相互干扰是非常麻烦的,鸭翼的面积也要严格的控制,太大的话就会带来不利影响。我们看伊朗的这架飞机,前翼的面积出奇的大,所以这已经不能叫鸭翼了,它的位置既不能算远距耦合,也不能算近距耦合,只能叫做连翼。

这款飞机最大的设计缺陷就在这里,前边的设计看起来还有模有样的,但一到这里就出问题了。因为对于任何一种飞机来讲,最核心的设计首先是机翼的布局和尾翼的布局。不客气的说,这种连翼布局对于战斗机来说是很要命的,尤其是对高速飞机。它的前翼做得这么大,距离又离得很近,前后翼之间的气流干扰对于飞机来说会产生各种乱流,对它的升力特性不仅没有增强,反而会产生阻力,气动效率一塌糊涂,主翼的效率非常差,哪里谈的上什么机动性。所以如果真是按这样的设计的话,这架飞机也只能是凑合飞一飞,根本不适合作为一款战斗机。

这种布局不仅是对气动,而且对飞机的隐身设计也是致命的。因为现在所有的隐身飞机设计都必须要遵守平行原则,也就是前后翼面之间最起码要平行,否则雷达反射强得不得了,这才是隐身设计的主流,不这样的话,你把机头再怎么设计都没有用。

牺牲机动性的同时也牺牲了隐身

记:F-117为了强调隐身,被公认为机动性很差,看起来F-313的机动性连F-117都不如?

王:对,从机动性来看,F-117的机动性是很差,但是从布局上讲,还符合常规的设计,外形比较干净,机翼跟尾翼之间不会产生这样的严重干扰。因为飞机的能力主要是体现在机翼上的,我们希望机翼的特性能被充分发挥出来,所以,外形设计要干净、简洁,尽量避免气流相互干扰。况且F-313就是奔着亚音速飞机设计的,执行的是对地攻击任务,对机动性没那么高的要求速度。但伊朗的这架飞机,既然宣称是战斗机,主要的东西,尽量还是要以气动为主,其他的东西尽量兼顾。

更何况,人家F-117是为了隐身牺牲机动性,而这架飞机的布局,不仅牺牲了机动性,连隐身也没兼顾好。所以从这点上看,它的设计同F-117差得很远。你不能说他没做设计,但只是做了非常浅的设计。

记:美国的X-36验证机好像也采用了类似的布局?

王:X-36跟它这个还有些不一样,有点近距耦合的样子,鸭翼和主翼距离比较近。X-36也是概念验证机,不过设计做的更深入,布局上更加简洁漂亮,最后还进行了真实的飞行验证。为什么最后没走下去呢?可能也是鸭翼和机翼之间气流的相互干扰的厉害。我们以前也做过类似的东西,也遇到过这个问题。

机翼设计不适合超音速飞行

记:另外从图片上也能看出一个细节,F-313的机翼特别厚,好像跟现代战斗机都不一样。

王:现代战斗机为了追求高速性能,机翼都做的尽可能的薄,这样在超音速飞行时候波阻低,升力系数好。像F-22、T-50这样典型的五代机,机翼非常薄,翼面积又很大,这就是适合超音速巡航的机翼设计。我刚才讲过,这款飞机就是适合亚音速飞行的,因为薄翼在亚音速时效率很低,而且在稍大迎角时就会分离而限制了可用升力;低速飞行为了获得最大的升力,要求采用厚或大弯度翼型的机翼。

记:F-313还有一个特点就是机翼并不是直的,翼尖有一个下垂设计?

王:这个设计确实很奇怪,看起来有点不伦不类的感觉。一般机翼的效果肯定是直着好,我觉得这样的设计有可能是在设计计算的时候,它的V型垂尾的效率不够,就只能把机翼下折一下,起到横航向作用,类似于腹鳍的作用。反正它的定位就是亚音速飞机,但是翼面折下去的话,跟前翼之间的气流的干扰就更复杂了,对飞机和稳定性和操纵性也都会有影响,对隐身来讲破坏也比较大。总之,这样的设计非常别扭。

记:它的机翼前缘没有襟副翼?

王:它前翼的后缘上装有襟翼,这样的话效率可能还更高一些。

记:它的前翼不像很多战斗机的鸭翼是全动式鸭翼,主要是什么考虑?

王:全动鸭翼主要是主动控制,能产生有利升力的上升涡流增加飞机的机动性,主要是瞬间盘旋速度。战斗机上采用全动鸭翼的比较多。很多民机的鸭式布局中,鸭翼不是全动的,鸭翼只是起到升降舵的作用。这款飞机不是鸭式布局,它的前翼面很大,离主翼又比较近,就算做成全动式也不能够提高飞机的机动性,可能还会带来有害的影响。如果真的选定布局走下去的话,到最后他所谓的原型机肯定会有很大的变化,也许会回到正常的鸭式布局。

独特的尾喷口设计

记:F-313的尾喷口好像进行过一定的处理,对隐身有什么好处?

王:现代战斗机的尾喷口不外乎两种,要么是收敛扩散喷管,要么是引射喷管。这款飞机的尾喷口既不是收敛扩散,也不是引射式,而是介于两者之间的,类似于以前所说的半包围的等熵式尾喷锥,可以控制喷流的型面,尽可能地减小推力损失,产生的底阻比较小,就是这么个作用。另外它的尾喷口没有直接露在外面,而是给包起来了,这样对隐身也有一定的帮助。总之,它这个尾喷口的设计还是不错的。

进气道设计不合理

记:F-313的进气口为什么在机背上呢?

王:因为F-117主要的任务是对地攻击,要躲避的是地面的雷达照射,进气道在上面的话就能减小被地面雷达发现的几率,但这种设计也只适合F-117这种纯粹的对地攻击飞机。对战斗机来说,进气道设置在非常靠上的位置,实际上是非常不利的。因为战斗机总是带着迎角飞行的,尤其要做机动的大迎角飞机,进气口在上面就会严重影响进气效率,稍微控制不好的话气流就会分离,一分离乱流进去之后就会带来很严重的后果。另一个严重的后果就是阻力大,进气量不足,所以以后要是真按照这个方案往下走的话,进气口一定会扩大。

记:为什么没有设计成DSI进气道?

王:不需要,因为这个飞机本身是亚音速飞机,只要能保证进气通畅,就行了。

记:它的进气口没有经过任何处理,是直接裸露在外的,会不会对它的隐身造成不利影响?

王:当然会了。进气道是飞机最大的反射源之一,如果没有经过处理,雷达波碰到发动机的风扇叶面,反射是相当厉害的。从外面看,F-313对发动机口进行了一定的遮挡,但远远没有达到F-22这样的第五代战斗机的水平,就是同F-117相比也差很多。F-117的进气口位置和形状同伊朗的F-313差不多,但在进气口前安装了网状格栅,可以对雷达波起到一定程度的屏蔽作用。当然目前还无法判断它是否像跟F-117一样使用了上S进气道,使用的话,隐身效果能提高很多。

飞行员座椅高是为了保证良好的视界

记:F-313飞行员的座椅为什么看起来非常高?

王:对,因为要保证飞行员有良好的下视界,以前至少要求15°,所以要么像苏-27那样机头高高隆起,要么把座椅升高,就像F-313这样,但是长时间会对飞行员带来不适的感觉。当然,现在的四代机为了保证良好的下视界,采用了更好的办法,像F-35的座椅位置就很低,但是它有一套光学孔径合成系统,机头底下有棱镜,完全可以把景象合成,飞行员完全不用看真实的影像了。

伊朗目前尚不具备研制五代机的能力

记:伊朗目前的航空工业能力具不具备研究五代机的能力?

王:目前看来还不具备。它在2011年推出两款国产战斗机,在F-5基础上改进的具有第四代战斗机特点的新型战斗机,伊朗目前国内的航空工业水平体现在战斗机的研制上的话,也就是介于三代到四代之间。搞航空工业是需要一步一步积累的,不可能还没出四代机就直接跳到五代机,这中间是没有捷径的。歼-20首飞以后,很多人说中国一夜之间研制出了隐身战斗机。这是不正确的,实际上我国关于战斗机隐身技术的积累很早就开始了,从看到F-117以后,已经在各个方面都开展了工作,在隐身材料、布局形式方面,都做了大量的工作。最后才研制出了歼-20。

伊朗这次展示的所谓隐身战斗机的模型,更是能够体现出它的飞机设计水平整体上还不成熟,在隐身和气动方面都做得很差,根本谈不上几代机,当然,我前面说过,这个飞机更多只是作为一种概念,不一定会奔着型号去的,要真奔着型号去的话,后面的原型机肯定会有很大的变化,这中间肯定还要经过相当长的一段过程才行。

美国无人机对伊朗隐身技术并没有太大帮助

记:伊朗在近两年曾多次俘获美国无人机,这是否能对它研制隐身战斗机有所帮助?

王:有和自己能做是两码事,但从这款飞机上来看,看不到它吸收了多少美国无人机的技术。

截获的美国RQ-170更多是靠飞翼式布局来实现隐身,发动机、尾喷管可能有隐身涂料,要研究的话,也只能是隐身涂料,可以慢慢消化吸收,说不定多少年后,自己的飞机上也可以刷上隐身涂料,但布局和材料绝对是抄不来的,现在就算把F-22的图纸和塑模给你,你也做不出来,只能自己一步步去做,去积累。无人机对伊朗来说,最大的意义是体现在航电控制方面。

记:谢谢您接受我们的采访!

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