IEAE-战斗机飞行机动时,也许一个镜头就能看出很多门道

此图为正常速播放

这张动图很多人肯定不陌生,作为歼-20少有的横滚机动时抓拍的镜头。

我是见的多了,身经百战了,我知道现在肯定有人要指着说:“你这军盲小编赶紧闭嘴吧,这是桶滚!”

进攻桶滚

得,先别急着半瓶子晃荡,这张图里蓝色的这架飞机做的机动,才是桶滚,绕着直线飞行的红色飞机的这条直线飞,可以保证自己速度更高的时候还能保持在红色飞机的后半球。

图中表演桶滚的是歼-8FR,侦查型的歼-8II,也具备空战能力

如果这个机动只做一半,就是这个效果,僚机飞到了长机的另一侧,在这个过程中,飞机的高度会拉高然后降低。

此图为正常速播放

图中的那架歼-20呢, 前半段高度没有提高,后面因为升力线变化掉高,这就是一个普通的横滚一圈。桶滚与横滚,在飞行员操作的层面,就是多了一个蹬舵。向一侧打杆=副翼偏转=横滚。向一侧打杆+踩舵=副翼偏转+垂尾偏转=桶滚。

这个动图出自2018年6月1日央视13套的“东方时空”栏目,播出的时间是晚上8点35分,虽然只有短短几秒,但毕竟是20的镜头所以流传甚广,很多博主拿出来放的时候自然免不了吹嘘一番。但是实话说这个镜头中表现的东西其实不算正面,暴露出了该机的一些缺点,因为整个机动过程的后半段,飞机失稳了。确切的说,是“滚转失稳”。

我来拆解一下这个只有几秒的镜头中,飞机整个机动的流程。

首先,开始机动前的平飞段,飞机的攻角较大,考虑到摄像机的高度略低于目标机,有一定视差,目标机的平飞攻角约在6-8度之间,这说明该机整个机动过程前,它的飞行速度较低,因为速度较低时飞机要平飞就需要拉大攻角获得更大的升力维持高度。

进入横滚机动后,你能看到,这架20滚转一圈的过程中,滚转的后半段要明显比前半段滚得快,而且有加速的趋向,前半段匀速滚转,后半段滚转越来越快,导致在滚转一圈(360度)的时候,飞机仍然保持着滚转倾向,最终滚转了约380度左右然后飞行员操纵下回中。此时的攻角要比进入机动前更大,因为掉了一些高度,要飞高一点回到之前的高度。

飞行员平时训练,讲究机动过程干净利落,准确无误,一个360度的滚转如果滚过头了修正回来,那就是没做好。这里显然就没做好,究其原因,在于整个机动过程中,飞行员给予的杆量是固定的,在他的预想中,按照前半段的滚转速度,他松杆时飞机应该正好机翼与天地线平齐,但是飞机后半段滚转速度越来越快,导致最后滚转过多。

这个后半段滚转速度加快并不是飞行员与飞控的有意为之,而是因为飞机滚转的过程中,因为“马格努斯效应”导致飞机发生飞行时发生比较明显的侧滑,而侧滑造成了两边机翼的升力差,这个升力差加速了飞机的滚转速度。

这种情况在飞机的滚转中必然出现,只是因为一般情况下如果飞机滚转速度很快,或者很慢的时候因为快那么一点也不明显我们不会注意到。而当滚转速度不快不慢时,它的影响很明显,会对整个机动造成干扰。一般而言,战斗机等飞行器很少考虑这个问题,因为它不会对飞行安全什么的造成影响,只是会略微干扰滚转时的操控精度。

像空空导弹这种对飞行机动的完成精度要求很高的飞行器在气动与飞控的设计中减少“滚转失稳”对飞行的影响是非常重要的课题。

以270度每秒滚转的F-16

以每秒360度滚转的F-35

“滚转失稳”的现象始终存在不可根除,但是只要滚转速度足够快,其造成的影响对于战斗机来说是可以忽略的,比如上面这两张图,它们滚转的后半段也比前半段快那么一点,但很不明显。

对于上图中作横滚机动的歼-20而言,以战斗机的角度衡量, 呈现出明显的,肉眼可见的“滚转失稳”,主要还是因为横滚机动时滚转率不够高,毕竟上图中的歼-20,进入机动时的飞行速度较低,此时整机的升力,舵面偏转获得的力矩相较高速飞行时更低,难免迟钝一些。这也很符合歼-20在我们脑海中固有的“高速战斗机”的印象。