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黑字传奇 第七百七十五章 空间机动

作者:泰梦

第七百七十五章 空间机动

回顾人类近百年战机技术的发展,机动性始终是飞机技术探索与进步的核心,三代机的出现将飞机的机动性提高到了前所未有的水平。

80年代,随着美国F-117的出现,人类进入了隐身空战时代,有了隐身技术和超视距攻击技术,飞机的机动性是否成了花拳绣腿?然而,四代机的出现结束了所有人的争论,随着飞发一体化控制技术的应用,现代战机实现了所谓超机动能力。

毫无疑问,战争需求是军事技术发展的最大动力,飞机机动效能的发展也是如此,问题在于人们对于作战需求的机动性要求的理解,令人遗憾的是即使是今天,我们对于飞机机动性的认识依然停留在较低的水平。

飞机机动性的奥秘到底在哪里,飞行员如何才能发挥飞机的最佳机动效能,从而获得空战的胜利,飞机设计师如何才能在设计中综合考虑各种因素,设计出机动效能完美的战机呢?

一、常规机动飞行的基本原理

所谓常规机动是相对于超机动而言的,我们可以将常规固定翼战斗机的机动飞行分为三个区间:绕横轴运动的纵向区间,绕纵轴运动的滚转区间,绕立轴运动的偏航区间。

由于在实际飞行中很少做连续稳定的偏航机动,因此常规机动主要可分为纵向区间和滚转区间两个区间,机动飞行中无论飞机的姿态、轨迹如何变化,都可将其运动分解为这两个区间的运动。

要解释飞机机动性产生的机理,就首先要区分传统飞机与现代战机,在四代机出现之前,飞机的机动运动是空气动力作用的结果,飞机的机动能量主要来源于升力,四代机出现以后,由于向量推力的应用,产生了由直接力控制的超机动,它与传统的空气动力机动的机理是截然不同。

然而,我们许多人对于常规机动的机理存在错误认识,有些人认为飞机的机动运动是由操作舵面直接驱动的,其实,舵面运动只是改变了飞机的姿态,而由姿态变化引起的升力变化,才是驱使飞机完成机动的真正动力,飞行中除了升力变化而产生纵向运动外,还可透过滚转机动,透过改变飞机的升力方向,实现改变飞机的纵向机动方向的目的。

从飞行技术的角度分析,要获得更佳的机动性,就要尽可能增加飞机的迎角,以获得更大的升力系数,但这种需求也不是无限制的,因为飞机迎角增加到一定程度,会发生气流分离,从而破坏了飞机的升力特性,甚至出现失速螺旋等意外情况。

人们开始寻求提高升力的另一种方法——提高飞行速度,也就是在动力系统上做文章,人类进入喷气时代以后,发动机推力大大增加。

能量机动的概念是二战以后提出来的,人们在总结空战经验时发现,在持续的空战中一味地追求高机动,而忽视了飞机的速度、高度,会很快失去空战优势,成为敌人的靶子。

能量空战理论告诉飞行员,在空战机动中,不仅要发挥飞机的最佳机动效能,还要飞机能量维持在一个合适的水平上,并合理地运用和转化能量,这样才能在持续空战中始终保持战术优势。

机动飞行如此复杂,但其理论核心又是这么简单,懂得机动飞行的各种区间,了解飞机产生机动的机理,懂得能量控制,你就能完成机动动作。但真正要发挥飞机的机动效能,尤其是要在实战中根据空中态势灵活运用机动动作,还需要掌握机动飞行的驾驶技术。

二、机动飞行驾驶技术

对于机动飞行而言,主要有四个危险边界:高度边界、速度边界、迎角边界和强度边界。

在训练和作战过程中,机动飞行中各类事故层出不穷,其原因往往不是因为飞行的大胆,而是由于飞行员对各种边界的不了解。

一般水平的飞行员,其实际机动飞行包线大致只有极限边界的80%左右,导致危险发生的原因是,一些飞行员对于机动飞行边界某些拐角处的危险毫无察觉,在自认很安全的情况下,不由自主地进入了危险境地。

一名新飞行员在进行高空超音速飞行时,不了解马赫数与高度的关系,利用俯冲增速的方法飞大马赫数科目,结果高度下降到中空,表速急剧增加超过了飞机强度极限,导致飞机机体严重破损。

多年以来,我们对于机动飞行的认识存在许多理论误区。例如,我们的飞行规程和理论教材中,对喷气飞机垂直向上机动的底边速度要求达到800甚至900公里/小时,远远高于所需速度,而对顶点速度的要求更加苛刻,要求大于350公里/小时,导致飞行员一看速度小就粗猛拉杆,这是导致垂直机动中发生失速螺旋的主要原因。

我们所说的最佳机动效能通常有三个衡量指标,最小机动半径、最短机动时间、最大机动过载。

实际飞行中,如何获得这些最佳效能大有学问。

首先,飞行员要熟练掌握所驾驶战机的机动性和影响因素,并在头脑中建立明确的概念,一般而言,获得最小机动半径的速度大致在500公里/小时或更小,获得最大机动过载的速度在700公里/小时左右,而获得最短机动时间的速度则介于这两个速度之间。

首先,进入机动动作时,飞行员选择合适的高度和速度,采用尽可能大的发动机状态。

其次,尽快建立初始过载,以垂直向下机动为例,从飞行员开始拉杆到过载形成最短大约需要3-6秒钟,如果动作迟缓,建立过载的时间会延长到8-10秒,将使垂直机动的高度损失增加200米以上。

第三,始终保持最佳引数,包括合适的过载和迎角。

能量机动的原理尽管很简单,但具体到操纵时,飞行员要对飞机的效能有充分的了解,并合理使用操纵技术。

其一,要尽可能保持发动机处于较高的能量,在格斗空战中双方都使用大过载,此时能量的消耗巨大,发动机状态的减小将使能量瞬间损失,而能量一旦损失将不可弥补。

其二,控制合理的能量速度。从飞机的平飞加速曲线中我们发现,小速度范围加速度较小增速很慢,而过了某一速度后加速度明显增加,在加速度时间历程上这是一个拐点。

拐点对应的速度大致在500-600公里/小,水平机动飞行中除非绝对必须,不应将速度减小到拐点速度以下,否则后果将是致命的。

其三,懂得合理地转换能量,在垂直机动飞行中速度、高度交替变化,这是能量转换的过程,飞行员要对飞机所具备的能量做到心中有数,格斗中可以合理利用垂直机动进行能量转换,以置换高度或速度,这种技术在格斗空战非常有效。

其四,除非在跟踪瞄准过程中,对手进入第二速度范围,否则绝对禁止将飞机速度减小到这一范围,飞机进入第二速度范围后,将丧失机动性成为敌人的靶子,从第二速度范围中脱离出来需要相对较长的时间,可采用迅速转入垂直向下机动,以重新获得速度。

过失速机动是一种大于失速迎角条件下,可预期的非控制机动,战斗机在迎角大于失速迎角后,并非一定会迅速进入偏离状态,此时飞行速度减小到一定值时,在重力作用下飞机很快会进入坠落状态,在飞机安定性的作用下,机头会迅速下俯从而转入向下的俯冲状态,过失速机动作为战术机动价值不大,但作为表演动作惊险刺激。

在人们的印象中,德意志民族坚韧、专注甚至有点古板,但在两次世界大战中,德国王牌飞行员的空战记录远远超过了他的对手。

德国飞行员的所谓空战宝典不是什么高深的智慧,而是空战中顺机而动的灵活性。

1915年,德国人殷麦曼突发奇想,创造了惊世骇俗的殷麦曼机动,即半滚倒转,这一现在看来简单得不能再简单的机动动作,在当时是不可想象的,其战术效果得到了实战的检验。

1916年到1918年间,一战中最伟大的王牌里希特霍芬,他驾驶的福克Dr.1三翼机,在速度效能上远远不及其对手英国的骆驼飞机,但他发挥了三翼机优越的升力效能和灵活性,创造了难以企及的空战神话。

所谓灵活性就是飞机迅即改变升力方向的能力,这一点我将在区间变向技术中具体描述,在飞机技术高度发展的今天,空战中的灵活性依然是制胜的法宝,灵活性在空战中的运用并没有一定之规,重要的是飞行员要根据空中的态势,灵活选择机动方向和机动强度,而飞机滚转效能对于飞机的灵活性至关重要。

我将区间变向技术放在机动飞行驾驶技术的最后一节来介绍,是因为区间变向理论是我独创的。