科學解析:殲-10B戰鬥機能通過超機動躲過導彈嗎?

沙特的戰鬥機又悲劇了

幾天前,也門那些穿著拖鞋裹著破布衣服的胡賽游擊隊又創造了一個奇蹟,(據說)他們在皮卡車上架起一枚不知道從哪兒弄來的R-27T,然後用這枚改裝了的空空導彈擊落了沙特空軍狂風戰鬥機。這並不是胡賽武裝第一次打下沙特戰機,此前他們同樣用導彈將“狗大戶”的F-15給戳了下來。

當接收到導彈來襲的告警信息時,沙特飛行員先是打光了戰機上的熱焰干擾彈,接著開加力試圖逃離。無奈狂風戰機的最高速度只有2.2馬赫,而R-27T導彈的速度超過4.5馬赫,射程超過63公里,最後被“拖鞋軍”給捅了下來。

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胡賽武裝用導彈擊落了沙特戰機

有朋友在看過胡賽公佈的視頻證據後提出這樣的疑問:為什麼沙特飛行員明知導彈來襲,他只是選擇加速逃離而沒有做任何機動閃躲動作,他不能迅速拐彎躲開導彈嗎?這是一個好問題,我們今天就來講講為什麼戰鬥機一旦被導彈盯上,其下場到底會怎麼樣,飛行員應該要為被擊落承擔責任嗎?

超機動炫技

一說起超機動,軍迷們無不津津樂道於蘇系戰機的“普加切夫眼鏡蛇”、“T-Turn”、“落葉飄”等令人眼花繚亂的超機動飛行動作。因為這代表著強勁的發動機、優越的氣動佈局,以及先進的飛控技術。

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俄系戰機秀機動

儘管西方媒體和觀察家們一開始對其冷嘲熱諷,說它是花拳繡腿中看不中用,但後來F22用實際行動表示“真香”,因為這些動作F22也能做到。於是西方國家又將“超機動”與雷達隱身和超音速巡航能力並列,當作先進戰機不可或缺的評判標準之一。

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F22也會

直到2018年11月,殲十B利用其單發的矢量推力發動機一次性飛完上述所有的超機動動作後,軍迷們壓抑了許多年的激情終於爆發出來,有人甚至想象戰鬥機可以利用這種動作來規避導彈的攻擊:“當導彈逼近時,我一腳剎車晃過它再繼續前進,多棒!”

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殲十B“普加切夫眼鏡蛇”機動

不知道你有沒有注意到,所有這些飛機的超機動飛行動作,它全都是在速度很慢的狀態下進行的。沒有幾個人敢在超音速飛行時大角度拉起機頭或俯衝,更別說翻一些炫酷的筋斗,因為敢那麼做的飛行員全死了。

孫悟空一個筋斗飛出去十萬八千里,同樣是在天上飛,為什麼飛行員翻筋斗要格外小心?

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殲十B“落葉”

要命的加速度

在這裡,我們要先來講講物理。

有些人喜歡說“離心力”。比如說你把髒衣服丟進洗衣機裡,洗衣服脫水的過程靠的就是“離心力”,洗衣桶會飛速旋轉,把衣服裡的水甩出去。

再比如說,我們看鏈球比賽,那些健壯無比的運動員拼盡全力拽著鏈球轉呀轉呀,一撒手,那鐵球就飛出幾十米遠。她靠的也是“離心力”。

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鏈球運動

如果把人塞進一臺大的洗衣機裡飛速旋轉起來會怎麼樣?勸你別試,會出人命的。

物理上並沒有“離心力”,它只是一個為了方便理解而設的虛擬力。在非慣性運動過程中,為了維持物體曲線運動軌跡,我們需要一個向心加速度來約束它。具體到鏈球運動員,她需要有一個力來拽住鏈球,鏈球越重、轉速越快,她施加的力也就越大。對應地,運動員會感覺到同樣大小的力作用於自己,這就是“離心力”。

我們感覺到重力,這是地球引力造成重力加速度的結果,要想體驗重力加速度與離心運動結合起來的刺激感覺,你可以選擇去坐過山車,盪鞦韆也是不錯的選擇。

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盪鞦韆

在鞦韆下降的過程中,你會小小的失重感;而一旦鞦韆越過最低點開始上升,就會感到身體下沉,你懸空的腿腳比平時更重。正常情況下,地球引力給到我們的重力加速度是9.8m/s^2,也就是我們所稱的1個G,在鞦韆上升的過程中,我們身體承受的加速度要稍稍大於1G,這是重力加速度與圓周運動向心加速度合併的結果。

許多人都羨慕戰鬥機飛行員,覺得他們駕駛戰機翱翔藍天很帥也很爽。其實戰鬥機飛行員在天空的俯衝拉起、極速轉彎並不是你盪鞦韆那樣浪漫,相反,做這些動作充滿著風險。只要操作出現偏差,加速度隨時會要了他們的命。

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向心加速度的方向與大小

加速度會有哪些傷害?

除了睡覺,我們平時都是頭朝上的狀態,重力加速度方向向下,我們將身體受到的重力稱為“正G力”;而如果大頭朝下倒吊起來,你的大腦會充血,這時候我們稱之為“負G力”。

負G力是危險的,血液會在重力作用下更多地湧向大腦,增大血壓,嚴重時會造成腦血管爆裂。沒有人喜歡將自己頭朝下掛著。

同樣地,隨著正G力的增加,我們會面臨過載。當心髒24毫米汞柱的泵血壓力不足以將足夠的血液輸送到大腦,大腦會因缺氧而出問題。其中包括灰視、隧道視野、進而出現眩暈甚至是意識喪失(G-LOC)。

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過載是要命的

多大的正過載會導致意識喪失?

大腦需要依靠血液持續不斷地供應氧氣和葡萄糖才能維持正常運行,為此心臟平均每分鐘需要向大腦輸送1升血液,這被稱為大腦血流量(CBF)。如果心臟向大腦供血量減少,我們的視覺系統就會通過灰視和隧道視野發出警告;5秒之後大腦就會像被拔掉插頭一樣徹底關閉,這個過程十分迅速,因此被稱為“停電”。

一些有經驗的飛行教官會將“菜鳥”們帶上高空,然後駕駛飛機開始快速盤旋,這會使學員很快出現隧道視野和灰視。教官會問:“變灰了嗎?”,這時候學員是有意識的,他們也能做出回答。如果速度進一步加快,學員會暈厥,同時伴隨全身抽搐和大小便失禁,如果這時候立刻恢復平飛,他將在15~30秒後甦醒。

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俄羅斯飛行員做超機動的時間很短

科學家們通過旋轉離心機和大量的飛行試驗得出結論,人體所能承受的最大正過載大約為12個G,只要在5秒之內恢復到4G過載之內,飛行員就不會出現意識喪失。

當一架以107米/秒速度飛行的戰機迅速拉起機頭,飛行員承受的正過載會超過6個G,這種狀態只要維持5.7秒就會暈厥。在飛行員昏過去的15秒時間裡,飛機已經在不受控制的狀態下飛行了1.6公里甚至更遠,你能想象一下後果。

俄羅斯飛行員曾在480公里/小時(133m/s)的速度下做大仰角機動,他拉起機頭時身體承受的過載達到12個G,由於整個動作持續的時間只有1.6秒,所以他不會產生灰視或暈厥。

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抗荷服靠腰間的管子充氣

飛行員能做到的,不代表普通人都能做到,有些人甚至坐過山車都會昏倒。通過系統與科學的訓練,戰鬥機飛行員都擁有強健的體魄,他們的心肺功能和下肢力量強大。與此同時,飛行員穿的抗荷服可以在大過載的情況下迅速充氣,從而壓迫腹部和腿部血管(就像你測量血壓時的感覺那樣),將血液儘可能地保留在身體上半部分,這樣飛行員能額外多承受1個G的過載。

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抗荷服可以提高1個G的過載承受力

現在回到最初的問題,飛行員能在5秒內最大承受12個G的過載,他可以操控飛機躲過導彈嗎?

飛機比不過導彈

目前世界上主要國家的空空導彈大多屬於第5代,它們擁有極其靈敏的雷達和傳感器,可以在遠距離快速識別並鎖定目標;多數導彈的飛行速度通常超過4馬赫,這比所有戰鬥機都要快;與此同時,導彈擁有出色的機動性能,它們能在跨音速狀態下迅速轉彎,其允許的過載高達35G以上。

而通過前邊的分析,我們知道由於飛行員可承受的過載有限,同時也有飛機自身結構強度的限制,戰鬥機頂多只能在133米/秒的低速下做12G的機動。這對於人來說是極限,而對於導彈就是雲泥之別了。

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這是想象出來的,實際不可能

導彈的傳感器在遠距離可以覆蓋一個很寬的範圍,當飛行員試圖通過大角度機動躲閃時,它始終會處於導彈的追蹤範圍之內,它只需要調整比較的角度就能繼續鎖定飛機。與此同時,大部分對空導彈都是通過近炸引信和預製破片攻擊目標,它不需要直接撞擊,因此攻擊面積更大。飛機可以說是在劫難逃。

超機動有什麼用?

儘管躲導彈是徒勞,但總好過坐以待斃吧,在做超機動動作的同時結合釋放紅外和電子干擾信號,一名訓練有素的飛行員還是有可能贏得生機的。

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超機動的同時釋放干擾彈

超機動在飛機近距離纏鬥的過程中能起到至關重要的作用,機動性強的戰鬥機和飛行員更有條件在“狗鬥”中佔領主動攻擊位置,從而向對方發起致命一擊。畢竟雙方攜帶的導彈數量有限,當導彈打光之後、刺刀見紅之時,超機動性能便顯示出其優越性了。

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超機動在纏鬥時很有用

寫在最後:

殲十戰機能做超機動飛行令人鼓舞,它一方面說明了我們的發動機和飛機制造技術達到了國際頂尖水平,同時也證明我們的飛行員已經熟練掌握了世界最優秀的飛行技術,這是可喜的進步。

受飛行員身體條件和飛機結構強度的限制,戰鬥機目前還無法與任何一款對空導彈相抗衡,也無法通過超機動動作擺脫導彈的鎖定。只有將隱身技術、干擾技術和飛行技術相結合,飛機才能在導彈面前爭取到更多生存機會。

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殲十B很帥

超機動飛行不只是炫技,它在近距離空戰中起的作用不可小覷,擁有超機動能力的一方可以有更多獲勝的條件。

面對來襲的胡賽武裝導彈,沙特飛行員所能做的選擇並不多,如果他不過早地將干擾彈一股腦地打光,而是在導彈迫近時再釋放干擾信號,也許還能逃出生天吧。又或許,“狗大戶”接下來要考慮買一批殲十B?

誰知道呢!


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