戰鬥機的兩側進氣設計和機頭進氣相比,有何優勢?

小巫婆_瑩


FTC2000G不是據說可以追溯到當年的米格21,因為它本身就是米格-21(中國殲-7)的魔改版,殲-7在我國的改版太多,我先給大家理一下順序再來講進氣。

米格-21在國內的演化流程是這樣的:

米格-21的中國仿製型號殲-7,在殲-7的基礎上又研製了殲教-7,貴飛在殲教-7的基礎上研發了教練-9(山鷹),為了外貿需要,又在教練-9的基礎上研製了FTC2000G。看起來是不是有點複雜,我給大家個圖自己看。

從教練-9開始改用兩側進氣,下面說明一下機頭和兩側進氣的差異、優劣。

一、機頭進氣

早期噴氣式戰鬥機基本都用機頭進氣,也就是集中在第一代(蘇式延續到第二代)。機頭進氣的好處主要在於氣動上的優勢,飛行阻力小、加工簡單、技術成熟、適應各種複雜機場跑道。

美國F-86戰鬥機

美國F-86、蘇聯米格-15戰鬥機

缺點就很明顯了,可安裝雷達寸小、座艙佈置不利於下視,在早期還處於機炮對決、航電系統還不是很發達的階段,這些因素可以忽略。

二、兩側進氣

進入第二代噴氣式戰鬥機時代,也就是大概60年代起,航空大國對於導彈的應用就廣泛了。原來只要求目視對決,現在改為超視距了,飛機上就必須安排大功率雷達,用於制導、發現。

這時的飛機就出現兩側進氣,如F-4就是二代機中的經典。

再接下來腹部進氣、兩側進氣、翼根進氣、翼下進氣、肋下及背部進氣等等,全部出現。目的就是隻一個,更好的為航電系統服務,提升戰鬥機機動性的同時,能更遠更準的發現及擊中目標。


河東三叔


美國最早的噴氣式戰鬥機FJ-1狂怒,採用單座單發、機頭進氣的佈局,粗壯的機身內容納著J-35發動機,包括後來非常有名用於朝戰的F-86A佩刀噴氣式戰鬥機,也是典型的機頭進氣佈局。

蘇聯從米格-15、米格-17、米格-19、米格-21,也都是傳統的機頭進氣的噴氣式戰鬥機,從米格-23開始,才開始生產機翼兩側進氣或機腹進氣的噴氣式戰鬥機。

國內仿米格-17的殲-5、米格-19的殲-6、米格-21的殲-7,甚至仿米格-23的殲-8原型機,也全都是機頭進氣的佈局,從殲-8II型開始,就停止了機頭進氣噴氣式戰鬥機的發展,採用機翼兩側或機頭下進氣的佈局,算是跟上了世界噴氣式戰鬥機佈局的潮流。

機頭進氣的噴氣式戰鬥機,由於難以安裝火控雷達,或者沒法安裝火控雷達,影響了戰鬥機戰鬥力的發揮,蘇聯米格早期系列包括國內早期殲系列機頭進氣的戰鬥機,都是沒有雷達的,作戰時對地面指揮所的依賴性非常強,缺乏獨立作戰能力。


噴氣式戰鬥機採用兩側進氣後,在機頭位置就可以安裝大功率雷達了,戰鬥機的戰鬥能力得以極大提高。

現代化的戰鬥機由於安裝有相控陣雷達,以及精緻的航電設備,電傳操縱系統等,對戰場的感知能力非常強,可以脫離地面指揮所的引導,發揮獨立作戰能力。

由於配備有中遠程空空導彈,所以現代化的戰鬥機具備了發射即摧毀目標的能力,尤其是在空中預警機的導引下,作戰能力呈幾何級遞增。

現代空戰發生了變化,機頭進氣的噴氣式戰鬥機,也即百姓眼中的平頭機,事實上已經淘汰,因為無法安裝大功率的雷達,影響了戰鬥機戰鬥力的提升。

因此,兩側進氣包括機腹進氣,遂成了現代戰鬥機的進氣的主流佈局,包括世界最新的第五代隱身戰鬥機殲-20、殲-31、F-22、F-35等也都是典型的兩側進氣。


本文由“國平軍史”發佈。


國平軍史


第一代噴氣式戰鬥機機頭進氣或者將噴氣式發動機懸吊於機翼下,這種方法是最簡單粗暴的。設計難度也最低

進氣非常直接,直充進去,只要飛機不倒車,就不會出現進氣不足的問題。

但是同樣明顯 第一限制了雷達的安裝,導致無法安裝雷達 或者雷達非常糟糕,第二進氣道貫穿整個機身。佔用大量空間,削弱機身結構強度,



更何況不能安裝雷達意味著什麼,意味著你在空間中那就是睜眼瞎,在噴氣式戰鬥機的年代誰能優先發現點誰就能贏得戰爭的勝利,很明顯,眼神再好,也看不見十公里以外的敵人。那麼沒有雷達結果會是怎樣的?我想不必多說


兩側進氣,腹部進氣,等進氣道佈局也放了這個空間,有利於安裝更大直徑的雷達。

更何況隨著科技的發展。機頭是近期到的,缺點,越來越嚴重,除了無法安裝雷達以外,還有機頭是進氣道的,進的空氣太多,發動機用不了那麼多,導致浪費嚴重,所以說嘛來兩個小的就夠了。


尋找丟失的方向盤


FTC-2000G回溯來源確實可以追溯到米格-21,FTC-2000G改進非常大,從前機身看,簡直面目全非,只有後機身和垂尾保留著米格-21的明顯特徵,而最大的改變就是變機頭進氣設計為兩側進氣設計。

兩側進氣比機頭進氣優勢大多了,現在世界上別說新設計的飛機,就是還在服役的也沒多少是機頭進氣的了,早在上世紀70年代,我們就發現,我國空軍使用的飛機是“禿頭”的,而美蘇兩根超級大國和西方富國使用的戰機都是“尖頭”的,其實,就是噴氣式戰機進入到第二代之後,比第一代輕型戰機複雜多了,雷達成了戰機重要的搜索發現敵人的必備設備,比起第一代戰機目視發現敵機效果好得多,機頭進氣的那點頭錐,最多隻能裝個有效距離10多公里的小口徑雷達,大多還只是測距雷達等簡易裝置,比起兩側進氣擁有大口徑雷達安裝空間的戰機,戰鬥力差得遠,所以很快國際上領先的國家就早早淘汰機頭進氣設計,將頭部空間空出來安裝雷達使用。

除了要空出機頭安裝大型雷達,另外一點是,機頭進氣設計,進氣效率低,不能滿足兩臺發動機的進氣需求,我國雖然很長時間使用著機頭進氣的老式戰機,但對兩側進氣的摸索早已開始,1965年即開始在米格-19基礎上研發兩側進氣的強五攻擊機,後又將機頭進氣的殲八改進為殲八II,大型機載雷達又摸索了很長時間,殲八IIM還是從俄羅斯引進了米格-29使用的“甲蟲”雷達才具備了中距導彈攔射能力。

正是有這兩點的巨大區別,所以沒有國家再設計機頭進氣的機型,採用兩側進氣的FTC-2000G多用途戰機,比機頭進氣的米格-21無論在哪一方面都強很多,但它又保持了米格-21很多成熟設計,使得這型戰機在即好用又便宜。N


聯合防務


優勢大很多啊!

美系的飛機W君可以說是門清,那麼咱們就拿美系飛機來說明這個問題吧。

先看一下典型的機頭進氣飛機F-86。這是一個結構相當簡單的戰鬥機,進氣道僅僅在座艙下面轉了一個很小的彎度就直達發動機了。這樣發動機的進氣得到了良好的保障,同時機身可以做得相當的小。

但缺點就是,機頭的大部分截面都是中空的進氣道。在剛剛出現噴氣式飛機的時候其實這也不算事什麼缺點,F-86還是可以在機頭放置一個小型的瞄準雷達的。


後期的F-86D為了增加一臺對空搜索雷達,則對戰機的氣動佈局做出了改變

將進氣道下移,改成了幾近機腹進氣的狀態,這樣就可以安裝下AN/APG-36對空搜索雷達執行全天候的任務。

不過這樣一改F-86D的進氣效率就降低了不少。


美軍從麥克唐納的F101開始還有一種氣動佈局的方案就是兩側進氣

這種進氣方式已開始就是為了安裝雷達不得已而為之。當年的戰鬥機發動機功率都不大,換成了兩側進氣後助力大增。於是在早期的兩側進氣戰鬥機上都將進氣道開口做得相當的袖珍。

不僅僅是F-101就連之前的YF-90也是以這種方式處理的進氣道

當然了 還有F-104

從這些飛機來看其實美國當時在進行噴氣式戰鬥機設計的時候也是束手束腳的,並不像現在一樣天馬行空。

不過兩側進氣道的優勢就在於可以在機頭上安裝大量電子設備安裝大型雷達。

在二代機以後,對於航電和雷達系統的需求就迫使了飛機的設計者將戰機的頭部預留出來專門給航電雷達使用。發展到三代機的時候機頭內部的空間就更加的雷打不動了。

以至於三代機中只有一個另類——F-16採用了大型的機腹進氣道。但是要注意的一點是機腹進氣的原因並不是機腹適合進氣而是為了配合翼身融合的設計


不過這裡要說的一點其實是——從純氣動學上來說機頭進氣的性能會遠高於兩側進氣,但從工程學的角度上來考慮,兩側進氣的實用性要遠遠超過機頭進氣。


軍武數據庫


機頭進氣有兩個缺點,一個是機頭進氣調節錐太小,無法安裝大尺寸雷達,天線發射功率小,探測距離近。另一個缺點是發動機進氣道從頭到尾,長度太長,影響進氣效率,佔用機身容積。,導致機身內有效容積減小,不好安排油箱和電子設備。

機身兩側進氣克服了機頭進氣的兩個缺點。但是也產生了新的缺點。主要是側滑時,兩側進氣壓力不一致,進氣量有差異。還有就是消除附面層機構增加結構重量。總體上優點大於缺點,優勢更明顯。

為了改掉頭進氣不能安裝雷達的缺點,美國空軍的F-86D和海軍的F-8艦載機採用下頜進氣。F-16為了減輕結構重量,降低生產成本,把進氣口挪到腹部。腹部進氣的缺點是起落架安排比較侷促,不適合艦載戰鬥機。也限制了機腹部掛架的數量和承載能力。還有就是對跑道要求高,避免有灰塵沙粒被吸入發動機。


天明遙遙山海關


法國高盧雞,達索的設計師,有句非常著名的話,戰機性能好與壞,看上去總是最帥的。以其三角翼設計,博得了不錯口碑,到了陣風不一般,空海通吃,狹窄的機頭什麼也容不下了,並且抬頭費勁,看上去高大尚,未必威武。在“陣風”的宣傳中,總說多遠的航程,多麼高的載彈量,多麼優秀的頭盔,多麼棒的起落架,從不講雷達如何,等人買去後才會開始講起降要刻意上心的操作,在信息戰為主的三代機時代,雷達性能不佳,看不遠,辨不明空域情況,再好的設計也會手忙腳亂,因是,“陣風”無論忽悠得再好,隱身性能呀,有多好的導彈,到了也會淪為一場空的。以此來研判戰機氣動設計,尤其進氣道,無論再科幻的戰機,這進氣道弄得差了,也會沒氣無力。故而,哪一項設計絕非隨心所欲,進氣道十分關鍵。

▲“幻影”就挺科幻。從幻影Ⅲ到幻影F1,再到幻影2000,乃致4000,一直使用兩側進氣的設計,世人因評,法國要將兩側進氣的三角翼進行到底,到了“陣風”,進氣位置發生改變,改作肋下就不成了呢。僅就這一點來說,戰機設計並非輕而易舉。日本打造F-3,憑其強大的科技實力,人們論定沒有什麼不可以,一時“心神”傳唱著,莫大動靜,在法國吹了沒幾次風,要價不菲,弄回去東拼西湊一陣子,美國理也不理,因為他知道,僅從外形,瞧一眼就能明白。再比如俄羅斯之T-50,不管如何變身蘇-57,千變萬變不離其宗,諷刺為拍扁的蘇-27。“陣風”設計一級棒,就是不能幹活兒。因此,任意更改一處設計,那都是要付出代價的,或說只得犧牲某項優秀的氣動設計。

▲殲-7到殲-8。兩側進氣,我們折騰得好苦。從引進米格-15比斯開始,到引進米格-17、米格-19,乃致米格-21,都是機頭進氣。仿製米格-17造得殲-5,仿製米格-19造了殲-6,再仿米格-21打造殲-7,為改為兩側進氣,拉長殲-7成為殲-8I,改造殲-8II,才改得兩側進氣,一時變得高大尚,機頭可以安裝大功率雷達了。發動機功率提高以後,對進氣的要求低而平穩,不是機頭進氣效率就高,也並非不能安裝雷達,是一點一定要說明白,如前所述,氣動更改一樣真不容易。經過了風洞吹風,驗證了性能還可以,這以後便開創了兩側進氣的時代,要在我們弄明白氣動規律。“飛豹”改在兩側,殲-10可以改在機頭下方,到了殲-20則進入了一個自由設計的王國。

▲理論上如此。說起來都明白,沒有一個不知道的,做一個試試?印度折騰LCA“光輝”,還是花大錢請法國的設計,始終無法解決死笨死沉問題,小腿賊拉的短,就是使用了美國F414,超蟲的一款發動機,仍是不頂事兒。想當年A-10“疣豬”攻擊機,強調臨空對地攻擊性能,把兩臺發動機放在後側頂部,避免了地面灰塵塵吸入,更改氣動設計可以說達到了登峰造極,至今仍保留數架,捨不得退役。B-2轟炸機為防地面偵察,把進氣口弄到頂部,隱身性能直提高了一個檔次。轟炸機不比戰鬥機,追求的是空中的高靈活機動,戰鬥機若把進氣道放到頂部的話,大迎角時,機背會失壓失速,低頭時機背失去氣壓,會不會低不下頭去?平飛時,機翼拉出來的高速不穩定氣流,進入了發動機會贊成喘振,再說飛行員當了緊跳傘,會不會吸入進氣道內?都是事。


魂舞大漠


戰鬥機最初的進氣道都是在機頭的,但是後來隨著電子技術的發展,為了給機頭位置裝備雷達騰位置出來,戰鬥機從二代機開始慢慢的就取消了機頭進氣的方案了,開始採用機身兩側、或者腹部、甚至飛機翅膀上部進氣的方案了。

記得一部空軍發展的紀錄片中,我們自己研發戰鬥機的時候就特地諮詢了錢學森,問是頭部進氣道好還是腹部的好一點,錢老給的答案是頭部進氣道好一點,原因頭部進氣道的飛機機槍打出的蛋殼不會被髮動機吸進去,而腹部的很容易吸進蛋殼,這是我們早期在戰鬥機摸索階段的原理。而且機頭進氣結構簡單,進氣效率高,缺點當然是進氣道最長,而且影響了機頭和機體內的大量空間,影響了雷達和很多設備位置。

隨著電子技術的迅猛發展,特別是導彈技術的發展,以前只需要目視距離發現對方並展開對決,到了開始要進行超視距發現目標並攻擊的模式,雷達技術就必須用到戰鬥機上,而機頭進氣嚴重影響了機頭雷達的安裝空間,這時候以F4鬼怪戰機為代表的二代機變開始放棄了機頭進氣,改為從機身兩側、腹部等進氣方式,而且從此機頭進氣就被淘汰出局了!


狗刨電競


二戰末期,噴氣式發動機的出現,給戰鬥機帶來了一場巨大的革命。傳統的螺旋槳戰鬥機因為活塞式發動機的先天不足,逐漸退出歷史舞臺,安裝噴氣式發動機的戰鬥機開始佔據天空。最開始的噴氣式發動機進氣道的設計有兩個方案,第一種就是機頭進氣,另外的那種則是以德國ME-262戰鬥機為代表的直接將發動機掛在機翼上的方案。


隨著技術的發展,科研人員發現發動機掛在機翼上並不是一個好辦法,於是轉而大力發展機頭進氣的戰鬥機。當時的兩大陣營美國和蘇聯都有自己經典的採用機頭進氣方案的戰鬥機,而且因為這種採用進氣方式,飛機在做大迎角動作時飛行更平穩,在戰場上表現出了不一般的機動性。

蘇聯人好像對這種機頭進氣的戰鬥機特別上癮,特別是米高揚設計局,從米格-9到米格-21幾乎所有戰鬥機都用的機頭進氣方案。但是隨著現代空戰的發展,雷達被裝上飛機,導彈裝上了飛機,各種電子戰設備也上了飛機。現代空戰從以前的狗鬥,變成了以地面指揮中心和空中預警指揮機為核心的體系化作戰。這個時候,裝有雷達的戰機有著巨大優勢,可以先發現目標,超視距攻擊。


於是戰機的機載雷達和航電設備得到空前的重視,為了讓戰鬥機裝備功率更大的雷達,裝備更多電子設備,兩側進氣的方式和機腹或者說翼下進氣的方式被開發出來。而兩側進氣和機頭進氣相比,最大的優勢就是空出機頭位置安裝大功率雷達!最典型的兩側進氣戰鬥機有美國F-4鬼怪戰鬥機,F-15戰鬥機。除此之外,世界最新的第五代隱身戰鬥機F-22,F-35,殲-20也是典型的兩側進氣。

兩側進氣和機頭進氣相比,可以佔用更少的機身內部空間,各國為了保證戰鬥機的進氣效率,同時空出機頭安裝更多設備可謂想盡了辦法。我覺得我國的殲-7(米格-21)戰鬥機發展可以很好的反映出這一點,我來和大家分享分享。


大名鼎鼎的米格-21戰鬥機大家都有所耳聞,而我國的仿製版本是殲-7,人稱七爺。殲-7採用的就是典型的機頭進氣道,從機頭貫穿整個機身,直到發動機尾噴管,甚至連飛行員都是坐在進氣道之上。為了保證發動機的正常工作,機身內部幾乎全是發動機和進氣道,利用率非常低。所以,殲-7機頭未裝備雷達,其他部位加裝的雷達功率也非常有限。


兔子魔改是出了名的,將殲-7放大以後殲-8I橫空出世,但是沈飛發現機頭進氣不行,大改出現了使用兩側進氣的殲-8II。殲-8II終於有了足夠大的機頭,可以在機頭安裝雷達,雖然性能不佳,但是總算是勉強擁有了超視距攻擊的能力。再後來,殲-7發展成了現在的FTC-2000G教練機,一改以前的機頭進氣,使用兩側DSI進氣,不僅空出機頭安裝雷達,還給飛行員帶來了極佳的視野,可以說是一次非常成功的改裝。

總而言之,由於空戰形式發生改變,戰機的感知能力尤為重要,所以雷達設備和電子設備成為現代戰鬥機不可或缺的部分。兩側進氣和機頭進氣相比,最大的優勢就是可以空出機頭和機身空間,給戰機安裝更多的探測設備和電子設備。從現在出現的四代機幾乎都使用的兩側進氣來看,這似乎也是未來的一種發展趨勢。


軍事噠噠噠


很多好朋友都回答了問題,但是沒有說到點之上,所以忍不住來回答一下。

首先解釋一個專業名稱——總壓。

很多愛逛頭條軍事類消息的朋友應該都聽過伯努利方程:p+1/2ρV²=常數。其實這個方程裡的常數在空氣動力學中專業術語為總壓。低速情況下總壓一般不損失或者說總壓損失極小,速度越快尤其是接近音速或超過音速,總壓損失可就非常大了。

接下來我們具體說一下機頭進氣和兩側進氣的優劣性:

1、機頭進氣,這是早期噴氣式戰鬥機使用的方式,蘇聯人用,美國人也用。因為這種進氣方式的進氣道最為簡單,從機頭直接吸入機身內部,經過進氣道可以將空氣引入噴氣式發動機。而且無論戰鬥機在空中的飛行姿態是什麼樣的,機頭進氣始終對準著外部空氣,不會受到機身的干擾,進氣效率在低速狀態下比較高,注意是低速條件下。

因此,早期的噴氣式戰鬥機,也就是第一代戰鬥機,雖然是噴氣式的,但是沒有突破超音速,比如米格-15、F-86等,這些飛機的進氣道就是扁平式開放設計。

而在突破超音速之後的第二代戰鬥機上,這種進氣道就需要改進設計了,因為受到激波和進氣道壁面摩擦的影響,總壓損失比較大,會讓發動機動力不足,因此往往一方面在進氣道採用了激波錐裝置,另一方面需要發動機,主要是渦噴發動機提高壓氣機的級數,就是增加壓氣機葉片數量來進一步加壓,從而提高發動機推力輸出。

除了進氣效率的問題,機頭進氣另外一個缺點就是佔用了寶貴的機頭空間,從而限制了機載火控雷達的尺寸,這就會影響其探測距離,這一點在現代化空中作戰中是一個端板項。

因此,機頭進氣慢慢的被工程界淘汰了。

2、兩側進氣——這是當前最為主流的進氣道設置方式,絕大多數雙發戰鬥機或者少數單發戰鬥機都是採用這種方式,當然,從廣義上看,機腹進氣道其實也和這種兩側進氣類似。

這種進氣方式最大的優點就是讓出了機頭寶貴的空間,可以為戰鬥機配置大直徑的雷達探測系統,這一點對於當今的空戰尤為重要。

不過有優點就有缺點,兩側進氣方式的缺點主要有兩個方面:

  • 進氣流量容易受到機頭流場的干擾,特別是側向飛行時,總有一側的進氣道流量會減少;

  • 由於進氣道開在機身兩側,所以任何條件下都會受到機身表面流動附面層的干擾,這種附面層的存在,會導致進氣道進口處的氣流總壓下降。老式方法主要是採用隔離層,也就是進氣道和機身蒙皮之間結構上保持一定距離,但是這就會增加額外的結構重量。


不過,最新的技術已經採用DSI進氣道進口設計,已經融為一體並且消除了附面層的影響,還降低了結構重量。

因此,隨著技術的進步,現在的戰鬥機還是傾向於兩側進氣,原先的機頭進氣已經被淘汰了。


OK,關於問題就回答到這裡吧。😊

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