世界顶尖的空中格斗术!深度剖析歼-10B五大超机动性能(中)

上一期我们重点讨论了什么是“超机动”、“超常规机动”和“过失速机动”,以及中美俄三家矢量喷口的不同。简单地形容就是:美国的F-119是两个板做上下摆动的二元矢量推力;俄罗斯的117S是假的全向,实际上两个发动机在做V字形的二元矢量推力,只有歼-10B-TVC的矢量版太行是具备

轴对称的全向矢量推力

本期我们重点讨论歼-10B-TVC在航展上所展示的五个“过失速机动”。在展开讨论之前,我们先来看两幅图:首先是歼-10B超低空低速通场,注意看放大的喷口图,图中矢量喷管的调节片是分为两段,后段处于向下偏转的状态。此时发动机除了向后的推进,还为飞机提供一个向上的托力,起到配平的作用,同时也是间接展示其具有短距起降的性能。

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歼-10B是静不稳定设计,也就是说在亚音速状态下,升力中心是在重心的前面,速度越慢升力中心越靠前(下图)。此时矢量喷口向下略微偏转,就不需要偏转鸭翼来配平(上图中鸭翼处于水平状态),这样阻力较小,而且低速性能更佳。

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下图是歼-10B在做眼镜蛇机动时,机头迎角超过90°之后,矢量喷口向机腹方向偏转,产生低头力矩使飞机迅速恢复到平飞状态。所以歼-10B-TVC的眼镜蛇机动与苏-27不同,它是可控的“过失速机动”,而且可以在中途改飞其他的机动动作,这一点在后面会举例说明。它不需要像苏-27那样被动地等飞机平飞,并增速摆脱失速状态之后才转入其他机动。

注意看发动机喷管的放大图,调节片的前段与机身的纵轴线是平行的,与调节片的后段形成夹角,说明至少此时只有调节片后段是偏转的。在下一篇文章介绍落叶飘动作的图片中,可以清楚看出喷管是向左偏转的。一幅图是向下偏转、另一幅图是向左偏转,证明歼-10B-TVC的喷管是全向的,这也是为什么歼-10B在航展上表演时,它的过失速机动动作做得比苏-35更加干脆利落的原因所在。

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下面我们进入正题,讨论歼-10B在航展上表演的五个“过失速机动”。航展开幕当天的解说只提到三个动作,那几天各军坛的军迷也多半只关注眼镜蛇、落叶飘这类飞行速度较慢的动作。这也不奇怪,动作慢观众容易识别,快了就一晃而过、应接不暇。

杨伟在接受央视记者采访时明确说了歼-10B完成了五个“过失速机动”;在7日的记者见面会上,作为特邀嘉宾出席的歼-10首飞试飞员雷强说:“我们昨天都看到了,歼-10B在表演过程中,非常完美地做了5个国际公认的过失速机动动作。”

雷强进一步说明:“这5个动作包括:眼镜蛇机动、榔头机动、赫伯斯特机动、大攻角滚转和直升机机动。按照世界上公认的标准,能够完成这5个动作的飞机,才被认为具备了过失速机动能力。”这就是歼-10B为什么要选择表演这5个动作的原因,实际上歼-10B还可以做更多的动作(在下一篇会提到)。

首先来谈谈大家最熟悉的“眼镜蛇机动”,下面四幅长图是由17幅连拍图,组成眼镜蛇机动的最精华部分。注意看图中机头开始扬起的那三四幅图,喷管是先向下偏转的,当机身接近90°迎角时,喷管迅速转为向上偏转(长图-2的右下角)。

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长图-2、3看得更清楚,相当于在机尾有个水平方向的分力,阻止飞机继续后仰。然后喷口回位增加机身纵轴线的推力。与此同时鸭翼迅速向下偏转。实际上后面还应该有3—4幅图片,从大迎角到平飞才算完整。

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下图是F-22做眼镜蛇机动的连拍,三幅歼-10B的图片相当于拼图(上)里,F-22所大致对应位置。显然眼镜蛇机动的飞行方向是延续原有的飞行轨迹。在航展上歼-10B做了两次眼镜蛇机动,第一次是水平方向从左向右飞行,第二次的整个轨迹是沿着一定的坡度、从右下方向左上方飞行。

如果放慢一倍播放视频会发现,在前半段(机头扬起)飞机突然有个减速,在后半段机头复平的过程中,发动机的推力猛增,从观众的角度看,会有一个感觉是飞机跃升了。这是要展示飞机的飞控系统,对各翼面与矢量喷管、以及发动机推力大小的精准控制;同时还展示了发动机应对复杂进气流的匹配性。这一点也是杨伟在回答记者提问时强调的。

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为什么有的解说称歼-10B在航展上做了三次眼镜蛇呢?其实是误解,它是“榔头机动”,之所以会误判,是因为榔头机动的前半段与眼镜蛇机动相同,也是在水平飞行时,飞机突然扬起机头达到100°仰角。区别就在于之后的动作,看下图:

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榔头机动是当飞机“竖起来”的那一瞬间,矢量喷口以最大角度向左偏转,结合其他翼面的差动,给飞机一个绕飞行轴做逆时针旋转的力矩。此时飞机突然旋转180°、机头先下,接着猛地加大推力,飞机就向下俯冲,整个飞行轨迹像“7”字 / 榔头,所以称作“榔头机动”。眼镜蛇没有这个旋转动作,所以飞机是继续延续原先的方向飞行。

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上图是F-22做榔头机动时,17幅连拍图记录的全过程,图中标注的1~5清晰记录了机头调转180°那个瞬间的姿态。如果还不是很明白,点击放大下面这幅示意图。

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我们把两个过失速机动分解开,就比较容易区分。在现场的观众的确不容易分辩,一方面是因为眼镜蛇机动太有名了,尤其是飞机“直立”的这个典型动作;另一方面是飞行动作太快,又是在较高位置(逆光),没看清是怎么转为俯冲的,所以就误判为是做了三个眼镜蛇机动,或者是把这个动作给忽略了。

非矢量推力的苏-27可以做眼镜蛇机动,但绝对做不了“榔头机动”。因为苏-27的眼镜蛇机动是无控的,它无法在机头到达“顶点”后紧接着逆时针旋转180°。我们可以把“榔头机动”看做是眼镜蛇机动中进一步演化,因为它更有实战意义。

眼镜蛇机动的全过程,飞机是沿着原有的飞行轨迹飞行;榔头机动却能让飞机的飞行轨迹做大角度的改变。在实战中不一定是旋转180°,也可以根据需要旋转其他角度,从而迅速将机头指向目标方向。

例如,飞行员发现下方或左右两侧有敌机,需要翻滚之后再转弯,飞行轨迹是四分之一圆圈,显然比“榔头机动”的指向改变的速率要慢。别看快这一两拍,近距空战中它就占据攻击的先机,被指向的一方如果不立即设法逃跑,就等着挨揍吧。

要把五个“过失速机动”都介绍,可能篇幅太长,另外三个动作更复杂,所以留待下一期再慢慢分解。另外,在第4篇会给大家介绍歼-20具备矢量推力的几个证据,以及在超音速控制中的作用。

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题图 92JM

作者 92JM


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