戰鬥機頭部的空速管,為何有人說是個讓人又愛又恨的部件?


所謂成也空速管,敗也空速管,空速管作為飛機測量流體速度不可或缺的裝置,能夠為自動駕駛和飛行員調整飛機姿態提供可靠的數據參照。但是空速管本身的存在其實是一個突兀,對雷達識別和機身一體性都構成了干擾,並且飛機的一旦空速管出現故障,或者因為外界干擾而導致測定的參數出現偏差,那麼就很可能會導致飛控系統失去對飛機的控制,如果飛行員沒有及時正確地處理這種突發情況,最後的結果很容易導致飛機失事。這就是為什麼有人說空速管是一個讓人又愛又恨的部件的原因。


▲戰鬥機機頭空速管

空速管,顧名思義,就是用來測定飛機飛行和空氣流動速度的,空速管中最核心的裝置為一個類似於人體耳膜的膜盒,由於空氣是相對靜止的,只有飛機飛行時才會造成空氣的相對流動,飛機飛得越快,空氣相對於飛機的流動速度就越大,因此測出氣流的速度就能得出飛機的飛行速度。當氣流從空速管中進入後,會衝擊到膜盒中的金屬片,金屬片隨之就會發生形變,通過連接在膜盒上的測量裝置就能測算出金屬形變程度,進而得出空氣瞬間的壓力,通過伯努利原理就能夠換算出空氣的流動速度和飛機的實時速度並顯示在飛機儀表盤上。
▲空速管內部構造


由於飛機機身附近的空氣會受到機體本身的干擾,因此測量數量不夠準確,空速管通常都選擇安裝在機頭或者機翼翼尖位置。由於空速管都為不可透波的金屬材質,當機載雷達開始工作後,空速管雖然體積不大,但是仍舊會將部分雷達信號反射回去,這部分由於距離近、信號強,所以難以被計算機當做雜波過濾,因此空速管對高精度的對空對地搜索雷達探測精度和覆蓋角度會造成一定影響。這種影響在民航機上並不明顯,但是在追求分毫不差的軍用戰鬥機上卻非常明顯。


目前主流的做法是在空速管上面包裹一層泡沫狀吸波材料,以此減少對雷達信號的干擾,但是這也不能從根本上消除影響。四代機誕生後,超信息化的戰場感知能力成為標配,機頭和機翼的空速管設計都已經不能適應時代的發展,於是以F35和殲20等一大批新式戰機紛紛開始採用機身側部的伸出式L型空速管設計,利用多組佈置共同採集數據加之計算機修正,以達到和常規佈局空速管同樣的效果。不過在高超音速武器誕生後,設置在機身外側的T型空速管,又會對飛行器的超高速飛行造成阻力,並增加姿態不穩定因素,所以現在又發展出了機身內置的空速傳感器裝置,這是未來的發展方向。
▲F22機頭側部空速管

▲巴基斯坦梟龍戰鬥機也是採用L型側部空速管

除了對軍機的隱身和機動有所影響之外,空速管如果發生故障,那後果也是非常嚴重的。空速管測量的數據是進行飛機操控的基礎,如果空速管在高空低溫環境下發生結冰,或者被雨水堵塞,亦或是起飛前忘記摘掉空速管保護套,空速管都無法正常工作。得不到飛機參數,自動飛行模式就不可能進行,如果這時候沒有人為干預,飛機就可能因為失速或者仰角過大而不斷降高,最後的結果很可能是墜毀。


▲空速管都安裝有加熱裝置,目的就是防止結冰

但是人工干預沒有空速管測量的數據,也很難進行有效操作,所以一旦空速管失效,大概率會發生空難。2009年,法航一架編號F47的波空客A330就是因為空速管被凍住,飛機自動駕駛斷開,駕駛員失去參數對照,對飛行進行了誤操作,最後導致飛機墜入大西洋,機上228名乘客全部遇難!這真是成也空速管,敗也空速管!


軍武吐槽君


兔哥回答:空速管是所有飛機上都普遍存在的一個設備,空速管有一堆名稱,什麼皮托管、總壓管等等,皮托管這個名稱是因為它的發明人叫皮託。空速管測飛機空速是一個方面,它也是飛機氣壓高度表的一部分,同時也肩負著升降速度的測量,因此,空速管可是飛機上不可或缺的一個重要設備。

空速管結構並不複雜,由兩個管組成,空速管的式樣和它的名稱一樣的多,通常情況下是一個全壓管和一個靜壓管組成,佈局方式通常是裡面的空心管為全壓管,也叫總壓管,外面的套管(有空隙)為靜壓管,全壓管的頭部開口,用來流入空氣,靜壓管外面有排列的開孔,兩個管最後都匯流到一個叫膜盒的設備裡面。這個盒子是密封的,有一根管子與空速管相連。飛機飛行時空氣從空速管的全壓管流入,進入到膜盒裡面,膜盒的材料是有彈性的,膜盒受到空氣壓力會膨脹,通過槓桿和齒輪等等組合部件可以將變形量測量出來並用指針顯示出來,這是空速管測量飛機速度最簡單的一個方式,也是最簡單的一個原理,現在都採用更先進的方式了,不過原理相同。空速管的測速,高度,升降速度等數據都是利用空速管的全壓與靜壓之差來獲得數據,由大氣計算機等設備解算出數據。





空速管通過空氣氣流壓力差測空速,通過與精密電位計或同步解析器連接在一起,就可以提供出飛機桁架縱軸的空氣流方向等電信號,測量飛機的高度和升降速度,因此它也是獲得飛行所需其它數據重要的設備。空速管的安裝都有一定的要求,飛機在空氣中會產生氣流擾動和湍流,因此它要安裝在氣流變化小的部位,而機頭是最佳位置,空速管通常都是多個,只不過機頭部位的比較大,也更實用,機翼尖部,垂尾等等部位都有安裝的。空速管測量的是飛機空中速度,並不實際速度,空氣不同高度的密度並不一樣,因此,空速表一般都有兩個指針,一個是實速,一個是空速,就是根據空氣密度進行增減計算獲得,這事不用飛行員動腦筋,計算機就搞定了。




空速管雖然解決了飛機的飛行需要但也有缺點,對飛機的結構重量以及氣動佈局不利,特別是機頭部位的空速管對於雷達波束是有影響的,戰鬥機的頭部雷達罩都是透波材料,而空速管則是金屬材料,並且空速管的安裝底座也是金屬的,金屬材料除了干擾雷達探測波束還是不透波材料,因此,對雷達信號是有影響作用的。機頭部位的空速管看著挺小,其實不然,為了獲得更準確的數據都做的儘量長,也會阻擋雷達探測波束的射出,其實空速管對雷達的影響一直都存在,只不過是能接受它的不足而已。



隱身戰鬥機的空速管會對隱身效果產生不利影響,不利於隱身。空速管同樣也不利於飛機的場地調動,需要注意,特別是艦載機,空間狹小,需要格外小心。看來空速管並不是光有好處,也有讓人討厭的一面,為什麼不取消呢?主要是空速管的使用技術非常成熟,還找不到替代品,另外機頭即便不安裝空速管也不能完全使用透波材料,這是因為戰鬥機需要安裝導電金屬條,飛機在空中飛行遇到雷雨天氣很正常,需要有導電金屬條,也需要釋放靜電,同樣也會影響到雷達,因此為就沒必要計較了。



而隱身飛機則不同,這些長長的空速管對隱身有嚴重影響,需要採取遮蔽措施,這也是嵌入式大氣數據傳感系統的使用,雖然採取嵌入式的設計,但原理也發生了改變,而且需要最少安裝四個以上的這種先進設備才能滿足需要,由於嵌入式的大氣探測系統受氣流擾動影響大,對計算機,探測系統的性能要求高,研製和佈置難度也大,而且整個系統非常複雜,更重要的是價格,這是一個讓人頭疼的事,因此,除了隱身戰鬥機,其它的非隱身戰鬥機都捨不得用,也沒有必要使用。



兔哥哨位


空速管,又稱為總-靜壓管、總壓管、皮托管,一根裝在機頭的細長管狀裝置。小孩子認為它是戰鬥機的刺刀,用來空中拼刺刀的,即使長大了的軍迷也不願意承認它只是一個測量風速的儀器。在軍迷的潛意識裡,空速管被認為是戰鬥機武力與力量的象徵之一,以至於後來取消了長劍形空速管的現代戰機,讓軍迷體會不到那種原始的力量美。

機務人員檢查空速管裡有無小蟲子

空速管主要用來測量氣流動壓、靜壓和氣流方向等參數,靜壓可以計算出飛機高度,氣流動壓可以計算出飛機速度大小,方向傳感器(四片小翼)測得飛行姿態,還能測量飛機高度變化快慢。由此可見,空速管是必不可少的重要傳感器。飛機在地面停放時,要及時用安全布套套住,防止昆蟲鑽進入。飛機降落後,它又是一個不可觸碰的部件,因為為了防止空速管結冰,飛行時需要對空速管進行電爐絲加熱,不小心抓住它,可能會燙焦一手的皮膚。

戴上套套的強5空速管

在早期的戰機上,空速管又長又粗,如殲-6戰機,空速管的長度幾乎達到機身長度的三分之一。那是因為機頭進氣的戰機,由於發動機的強大吸力,導致機頭附近空氣流速明顯大於環境空氣流速,所有隻能把空速管做得又粗很長。殲-6滑行時,空速管會上下晃動,準備操刀升空,一股生死看淡,不服就乾的霸氣;飛機停放時,收起空速管,如此行持刀禮,顯得相當威武剛猛,將六爺的氣質襯托得霸氣側漏。

殲-6威武的空速管

遺憾的是,這麼威猛的設備竟然“退化了”,由紅纓槍變成了小扳手。在現代空戰中,超視距打擊越來越佔居主導地位,雷達性能的精確性與穩定性起到至關重要的作用,機頭前端的空速管會影響到機載雷達的“視野”,杵在機頭前面的空速管已然成了累贅。空速管被毫不留情地移到了機頭的側後方,並由長劍狀結構改為短小的“L”型結構。從此,空速管不再威武,還略顯多餘,影響了戰機的顏值。

殲-20側面的短小空速管(圖片來自航空新視野)


分享到:


相關文章: