解讀殲-10B“眼鏡蛇機動”驚豔背後,矢量發動機讓一切變簡單

在本月的珠海航展上,國產殲-10B戰機以漂亮的“眼鏡蛇機動”動作,引發了全場和整個互聯網的轟動。“眼鏡蛇機動”是何時出現的,它具有怎樣的意義?

解读歼-10B“眼镜蛇机动”惊艳背后,矢量发动机让一切变简单

談兵·慢鏡頭

拆分“眼鏡蛇機動”

所謂“眼鏡蛇機動”動作,屬於現代噴氣式戰鬥機的一種高難度過失速機動。

正常的噴氣式飛機是水平飛行,即使爬升高飛,一般仰角也比較低,如10至20度。而在做“眼鏡蛇”時,駕駛員會往後拉桿,在很短的時間內,使得飛機的機頭高高揚起,一直仰成90度角(垂直向上),然後繼續後仰,最終仰角達到110至120度。

在這短暫的時間內,噴氣式飛機整個機頭方向是垂直向上偏後方的,即形成“機頭在後,機尾在前”的飛行狀態。在這個過程中,飛機速度急劇下降,兩秒鐘內從每小時400至500公里減到每小時100公里左右。然後飛行員再往前推杆,慢慢壓低機頭,把仰角從100度以上減小到接近0度,恢復水平飛行。

整個過程持續兩三秒鐘,飛機基本保持在同一水平高度上,而完成一個急劇的機頭上仰、機身垂直,形如一條兇猛的眼鏡蛇豎起上半身發動攻擊,因此被稱為“眼鏡蛇機動”。

“眼鏡蛇機動”的發明者是俄羅斯王牌試飛員維克多爾·普加喬夫。他駕駛蘇-27戰鬥機,在1989年6月的巴黎航展上,第一次在全世界面前表演這個動作,震驚全場。因此,現在通常稱這一機動為“普加喬夫眼鏡蛇機動”。

解读歼-10B“眼镜蛇机动”惊艳背后,矢量发动机让一切变简单
解读歼-10B“眼镜蛇机动”惊艳背后,矢量发动机让一切变简单

談兵·關鍵點

如何失速不失控

從觀察者來看,“眼鏡蛇”的姿態非常驚豔,然而這背後有非常嚴格的要求。

正常而言,飛機是以一定速度前飛,通過空氣掠過機翼產生的升力抵消重力,保持水平狀態。而“眼鏡蛇機動”要求在短時間內機動上揚,對傳統噴氣式飛機而言,上揚的同時將造成飛機噴氣機噴射氣流方向改為向後下方,於是產生一個沿著機頭方向上衝的分量。要抵消這個分量,必須減低飛行速度。這是一個相當複雜的操作,必須由經驗豐富、水平高超的飛行員駕駛機動性能優良的飛機來完成。

相關文章指出,蘇-27飛行“眼鏡蛇”時,飛機不能有外掛,飛行高度為1000至1200米,速度為每小時310至420公里,俯仰角為22至24度,剩餘油量為1220至4775公斤。在這些條件都滿足的情況下,還需要關閉迎角限制器電門,斷開飛機電傳操縱系統電門,避免這兩項電門自動禁止如此危險的飛行。然後,在飛行員的直接操縱下,才能完成“眼鏡蛇機動”動作。

由於該飛行動作複雜,而且在短時間速度下降幅度大,處於“過失速”狀態,飛機有可能出現暫時性的不可控,需要完全憑藉之前的運行軌跡和慣性實現恢復。如果處理不慎,則可能進入複雜、混亂不可控的狀態,不但可能超過飛機載荷限制、超出飛行員生理承受能力,還會產生危險。

因此,這個動作對飛機和飛行員都有十分嚴格的要求。1989年普加喬夫做出這個動作,既展現了他本人過硬的飛行技術和經驗,也表現了蘇-27優秀的機動性能。

談兵·講戰術

讓敵失去目標

“眼鏡蛇”動作技術複雜、難度大,還有危險,那麼為何還要費大力氣練習呢?根據一種觀點,主要是通過這個動作達到快速改變方向、減緩速度,從而在空戰中換取更有利的位置。現代飛機速度很快,平飛時要調整方向,轉彎半徑會非常大。而“眼鏡蛇”利用一個機頭上揚,在瞬時達到機頭垂直向上,回落時可以迅速調整方向,搶佔有利位置。

在最理想化情形下,就是在敵我雙方勢均力敵的空戰中,由於機載雷達和攻擊武器對前方的威力最大,如果我方戰機被敵方從後面咬住,就處於不利狀態。即使採取加速逃離、蛇行擺脫或者高速回旋等動作,依然可能被敵機繼續咬住。如果使用“眼鏡蛇”,產生一個快速的減速,就可能出敵不意,使得敵機“剎不住車”而衝到我機前方,反過來變成被我軍咬尾。這樣,我軍就通過這種機動,一舉扭轉不利局勢。即使不是咬尾這種極端形勢,採用“眼鏡蛇”戰術也有利於瞬時將對方甩在轉彎外側,破壞其開火條件,採取規避戰術。

此外,即使是在使用全方位導彈的空戰中,我方飛機也可以利用這種過失速機動,快速調整機頭指向,從而在更大範圍內攻擊敵機,為飛行員提供更多的發射導彈的機會。當我機受到敵方導彈攻擊時,過失速機動也可以改變姿態,使得我方飛機速度急劇減小,令對方適應了高速跟蹤的機載火控雷達在短時間丟失目標,無法繼續對空空導彈進行制導。此外飛機的轉彎角速度大,可使近距離跟蹤的導彈過載劇增,導致超載丟失目標。

需要指出的是,“眼鏡蛇”在空戰中只適用於一對一的戰鬥,才能出現“把敵人甩到前方”的效果。如果是多對多,這種空中減速就會成為其他敵機的靶子。我國軍事專家張召忠在他的公眾號中就進行了分析。他認為,傳統“普加喬夫眼鏡蛇”的實用性一般。因為進入“眼鏡蛇機動”之前的速度就受限,只有400多公里。由於在整個過程中低速進入,且拉起仰角的過程中,飛機實際上處於不可控狀態。飛機在這個過程中由於再也無法有更多的剩餘能量來做其他動作,只能靠慣性恢復到起始位置。這個過程中,我方是無法發射導彈的。相反,這個過程中飛機的速度太慢,遠低於正常空戰速度,所以沒有實戰意義。指望玩個“眼鏡蛇”讓敵人從身後咬尾的位置衝到你前面去被你咬尾是很天真的。如果真的在空戰中玩個“眼鏡蛇”,敵人又不是傻子,直接用導彈攻擊,連躲閃的剩餘動能都沒有!

但另一方面,“眼鏡蛇”即使實戰價值不大,可人家能做出“眼鏡蛇”這樣的動作,到真刀真槍在空中搏命的時候,自然也能做出“真正要命”的其他動作來。

談兵·秀風采

發明者普加喬夫傳奇

“眼鏡蛇機動”的發明者維克多爾·普加喬夫是俄羅斯一名王牌飛行員,也是俄羅斯蘇霍伊飛機設計局副總設計師、俄羅斯英雄。

普加喬夫從小熱愛藍天。他中學畢業後考入了耶伊斯克航空學校,並在1968年3月23日首次駕駛拉-29噴氣式飛機飛上藍天。在航校的蘇-7B飛機訓練大隊,普加喬夫得到了薩佐諾夫、格洛弗斯托夫、馬祖林等飛行名家的教導。航校畢業後,普加喬夫成為一名飛行教官,一干就是7年。

此後,普加喬夫不滿足於當飛行教官,還想當一名試飛員。1973年,他向航空工業部試飛員學校遞交了入學申請。經過漫長的等待,在1977年被試飛員學校錄取。在這裡,他又受到校長和教官的悉心指點。試飛員學校畢業後,普加喬夫被分配到試飛院殲擊機大隊。

1980年,普加喬夫被調入蘇霍伊設計局。1982年被任命為蘇-27飛機項目的主要試飛員,同時試飛T10-15飛機。在蘇-27飛機投入使用之後,普加喬夫開始試飛T10-24三翼面新型飛機。從1983年開始艦載機蘇-27K的試飛工作。

1986年11月,普加喬夫在莫斯科試飛蘇-27,用25.4秒上升到3000米高空,打破了美國飛行員施密特在1975年用F-15A保持的上升率世界紀錄——27.57秒。而著名的“眼鏡蛇”動作,則是在1989年創下的。

當時,蘇霍伊設計局在試驗蘇-27失速的大迎角極限,普加喬夫駕駛飛機在一萬五千米高空,因為仰角過大,出現失速狀態,並急速下降。總設計師西蒙諾夫命令普加喬夫放棄戰機,彈射跳傘。但普加喬夫臨危不亂,在飛機距離地面800米處啟動了發動機改成平飛。就這樣,歪打正著,發明了驚世駭俗的“眼鏡蛇”動作。這一動作能完成,既離不開蘇-27戰機的優良氣動佈局,也與普加喬夫豐富的飛行經驗、高超的飛行技術和智勇雙全的心態密不可分。

在1992年,普加喬夫還曾來中國工作數月,為中國的航空事業作出了貢獻,也與我國的飛行員結下了友誼。

談兵·他特技

零半徑轉彎“落葉飄”

除了最著名的“眼鏡蛇”外,珠海航展上的殲-10B還為我們表演了其他幾種特技,如“落葉飄”、“J-Turn”等。

所謂“落葉飄”,正式名稱是“無半徑下降轉彎”,是一種小半徑甚至零半徑的轉彎動作。如前所述,一般高速飛行中的飛機轉彎半徑很大,要調整機頭朝向需要一定時間,也給了敵人可乘之機。而“落葉飄”則是在一定高空,讓飛機減速達到失速,然後如同一片樹葉飄落下來。在這個過程中,飛機始終保持可控性,順勢調整機頭到需要的方向。這種機動一般可以在近距空戰的敵我雙方對頭交互階段使用。通過這種機動,不需要大範圍或大半徑的轉彎,以較小的負載,便可將機頭指向敵機。

在2018珠海航展之前,全球能完成“落葉飄”的戰機只有美國F-22、俄羅斯蘇-35、T-50和MIG-29OVT。其中,俄羅斯蘇-35在2013年的巴黎航展上展現的“旋轉落葉飄”令全球對蘇-35的表現刮目相看。

J-Turn原本指汽車比賽中的一個動作,即利用加速、急停、轉向,迅速實現轉向180度的掉頭。諸多汽車追逐的影片中都有此類展示。而在天空中要完成這個動作,難度就更大了,畢竟飛機的速度比汽車快得多,而且毫無屏障,不可能像汽車那樣直接猛打方向盤就轉向。因此飛機的J-Turn在高速飛行中,通過減速的同時拉高仰角,然後在機動重新回正的時間內迅速調整機頭朝向旋轉180度,再加速飛行。

談兵·新規矩

矢量發動機改變格局

值得一提的是,在傳統的噴氣式發動機和電傳飛行控制結構下,要飛出諸如“眼鏡蛇”、“落葉飄”、J-Turn這些動作難度是非常大的。因為傳統格局下,發動機的噴氣口只有一個朝向,飛行員只能控制發動機瞬時功率的大小。這樣,實現這種機頭大仰角又要維持整體的飛行平衡,完全靠飛機本身的氣動佈局和飛行員的操作經驗,稍有不慎就會導致失控。所以說普加喬夫能用蘇-27飛出“眼鏡蛇”是極為厲害的。

而且,傳統結構也對這些高難度動作的戰鬥意義造成了阻礙。傳統模式下,“眼鏡蛇”這種複雜優雅的動作,更適合於在國際航展上表演,據此向外界展示飛機優良的氣動佈局與飛控能力,還有飛行員的過硬實力。

但是,矢量發動機和四軸電傳飛控技術的應用,則完全改變了這一切。

簡單說,矢量發動機使得飛行員不但可以控制噴射流的大小,還可以直接調整其方向,甚至可以將發動機的噴射進行切分,從不同層面進行調整。因此,現在要完成“眼鏡蛇”、J-Turn和“落葉飄”等動作,難度就下降了。

不僅如此,由於矢量發動機的應用,在上述各種機動過程中,包括機動大仰角時,飛機始終處於受控狀態,保持飛行並且做動作,也能完成機載武器的瞄準與發射。這意味著,過去主要用於顯示飛機性能的“眼鏡蛇機動”,現在也能真正進入有效實戰的範疇。因此,矢量發動機和四軸電傳飛控技術,確實為我們闖下了一片新的天空。


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