黑字传奇 第七百九十九章 课堂之能量机动三
第七百九十九章 课堂之能量机动三
对5g过载线图，图的作法没什么两样，但由于诱导阻力的存在，使得飞机机动飞行的SEP表现各异，下面是同一战斗机在ny=5时SEP的高度-速度包线图。
从图中我们可以看到：
1，该战斗机受发动机推力限制的、能进行ny≥5的持续机动(如稳定盘旋)包线，即图中Ps=O米／秒曲线包括的范围。曲线本身表示恰好可以保持5g的稳定盘旋(不减速，不掉高度)，而在曲线内部，该战斗机能在进行5g盘旋时加速或爬升，或者能用更大的过载进行稳定盘旋。
从图中可以看到，该机在25000英尺的亚、跨音速范围能进行不小于5g的稳定盘旋，在15000英尺以下一定的亚音速范围内还能同时保持SEP≥100米／秒。把这张图和其他战斗机同样的图对比，就能知道它们各自机动占优势的区域。
这里的机动包线只考虑了发动机的推力限制，实际上它还要综合考虑翼载荷、相应高度-速度下的最大可用升力系数(越大越好)和结构强度的限制。不过通常发动机推力限制的机动包线范围越大，战斗机的实际机动包线也越大，也就越容易在空战格斗中占据优势。
2，该机在中低空速度太低、或高空时不能进行5g持续机动。
该战斗机5g、1g过载线图最大的区别是5g线图在中低空低速和高空时出现的情况，原因是在这种状态下做5g机动动作时，阻力已远远大于发动机的可用推力。也就是说，在这种状态下进行5g机动时必然会减，(减速到一定程度后还会掉高度的现象。
所以在图中SEP为0米／秒的区域，5g盘旋不能持续，只能是减速盘旋(瞬时盘旋)，但从图中我们只能看到在一定高度-速度下，该机要做5g持续盘旋所欠缺的SEP，并不能确定在这个高度—速度该机能不能进行ny=5的减速盘旋，这要由它的翼载荷、相应高度-速度下的最大可用升力系数和结构强度共同决定。
因此，SEP线图不能用来分析战斗机的瞬时盘旋效能，这是它的一个局限。
3，减小诱导阻力能有效提高战斗机的能量特性。
诱导阻力在总阻力中所占的比例和飞行速度有关，如果飞机平飞，那么速度比较小时诱导阻力是主要的，但这个比例随着速度的增大而减小，在跨、超音速范围比例可能下降到5％以下。
但是在机动飞行时情况就不一样了，因为诱导阻力和ny的平方成正比，也就是说，在同样的高度-速度下，当ny=5时，诱导阻力将增加到1g时的25倍。
所以，在大过载机动时诱导阻力是最主要的，如果能尽量减小它，就能很有效地改善战斗机的SEP特性，通常要完成同样的机动动作，如果能把诱导阻力降低7％，就能把对发动机可用推力的要求降低约5％。
诱导阻力对能量的影响在一定程度上可以用来分析我们的F-11和F-12模拟格斗对抗的结果：F-11的推重比明显不如F-12，但它采用了能根据飞行状态自动连续调节的变后掠翼布局，在格斗机动时能明显减小诱导阻力，所以它与F-12在SEP上差距不会有想像的那么大，尤其是在低速和格斗机动时。
这样，空战格斗中其他影响因素就更加容易体现出来了，模拟的结果是F-11胜20次，负1次，双方平手4次。
除了以上两种线图，根据能量机动理论还可以绘制出纵向过载(nx)的能量机动图，这是反映飞机在各高度-速度下的加速效能、能量机动效率图，这是反映飞机在各高度-速度下消耗单位燃油量可以获得的能量增量等，把这些图综合起来，就能在很大的程度上准确评判一架战斗机各个方面的机动效能。
SEP图的解读大致就是这么一回事，并不复杂，是不是希望能对诸位理解能量机动理论有所帮助。
我们的飞机设计特点是这样的，由于黎明发动机公司的介入以及用能量机动理论作设计指导，使得F-12有了正确的设计方向，也为后来优良的机动性打下坚实的基础，为了进一步了解F-12B的设计特点，这里对能量机动性和相应飞机设计引数之间的关系作一简单介绍。
盘旋能力是战斗机的一个重要机动性指标，那么拥有什么样的盘旋能力才能在空战中占据优势呢?
能量机动理论对此的描述是，在假定其他影响因素(包括飞机稳定性、操纵品质、武器、飞行员技术等)相同的情况下，两架以同样速度飞行的飞机通常以进行最小半径盘旋时不损失高度的一方具有优势，或者说，在不损失高度和速度(亦即能量)的前提下，盘旋半径小的一方通常具有优势。
在稳定盘旋中，机翼所提供的升力不仅要平衡飞机自身的重力，还需要提供盘旋所需的向心力，需要特别指出的是，这里的平衡不仅包括大小，还包括方向。
升力与飞机自身重力之比，就是我们所谓的过载，以重力加速度g表示，和我们通常想像的不同，在稳定盘旋条件下，过载唯一决定于飞机的坡度。
例如，当飞机坡度为60°和78．5°时，对应的过载分别是2g和5g，而根据物理知识，在给定了过载以后飞机的盘旋半径和速度平方成正比，换句话说，在过载一定的前提下，两架不同的飞机同速飞行时具有相同的盘旋半径。
当然，这个说法不完全正确，因为过载和盘旋半径还要受到机翼最大可用升力系数和平飞时翼载的限制，在给定的高度和速度条件下，机翼最大可用升力系数决定了盘旋中所能产生的最大升力，翼载则决定了最大升力中用于提供向心力的比例有多大，正是因为如此，不同飞机的盘旋能力也是千差万别的。
此外，还有两个引数也限制了飞机的盘旋能力。
首先，在给定的高度和速度条件下，飞机阻力随机翼升力系数的增大而迅速增大(其增大速度和幅度取决于机翼设计和马赫数)，因此即使机翼产生的升力足够，而发动机可用推力不足以平衡由此产生的巨大阻力的话，飞机就会掉高度，这在空战中是相当不利的。
因此要进行大过载稳定盘旋，发动机推力必须足够大。
此外，还有一个往往被忽略的因素就是飞机的配平能力，机翼的高升力会产生巨大的俯仰力矩，如果纵向配平能力不足，飞机就会失控。
以上这些被约翰-伯伊德等人以理论形式描述出来，这就是能量机动性。
其中有一个关键性引数，即单位重量剩余功率(SEP)。
其计算公式为：(飞机推力-阻力)x速度／飞机重量，其绝对值恰好等于相应高度的飞机爬升率。
从飞机的飞行力学关系可知，飞机加速效能和爬升效能都与SEP成正比，飞机的其他效能引数，如稳定盘旋效能、升限等也都与SEP有关，只有瞬时盘旋效能与最大可用升力系数及翼载荷有关，与SEP无关。
了解了这些，就不难明白F-12B低翼载、高推重比的由来以及这种设计所产生的作用。
也许有人已经注意到，上面所提到的基本上都和稳定盘旋效能相关，而瞬时机动性却几乎只字不提，这是因为在F-12设计的年代，由于武器射击条件的限制，飞机设计强调的是稳定机动能力，而瞬时机动性成为飞机设计重点以及相关的角度空战战术的提出，则是20世纪80年代以后的事了，未来的重点也在这里。