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“赤宵”亚轨道歼击轰炸机

http://www.sina.com.cn  2008年10月13日 11:38  新浪航空
“赤宵”亚轨道歼击轰炸机
“赤宵”亚轨道歼击轰炸机

“赤宵”亚轨道歼击轰炸机
“赤宵”亚轨道歼击轰炸机

  “赤宵”——亚轨道歼击轰炸机

  “赤宵”为刘邦之剑,乃中国十大宝剑之一,它寒光逼人、刃如霜雪。本战机取其名预示着它的锋芒战斗力。本人为一武器迷,经常关注当今国内外的飞行器发展动态,今依托此次飞行器设计大赛表达个人对未来飞行器的想法。

  一、设计背景及定位

  从激光武器攻击近地卫星等技术的日渐成熟,我们可以预见未来的空战可能发生在近地轨道甚至为太空。远程的战略轰炸在亚轨道或空天区域将会更快速,减少地面雷达探测,提高战机被地空导弹袭击的难度。中国目前国产的具有一定航程兼备歼击能力的轰炸机只有“飞豹” ,但它毕竟是上世纪70年代的产品,虽改进型成出不断,但其气动布局、隐身性能和发动机等各项指数已不及现代先进战机,所以中国要建设三位一体的核威慑力量,具有一定突防和精确的远程轰炸能力的战机必不可少,本歼击轰炸机的设计定位为亚轨道超音速远程隐身歼击轰炸机,兼具一定的全天域歼击格斗能力。作为未来30~60年空军的主力机型。

  二、技术特点

  1、可变前掠无级调节鸭翼

  可变无级调节鸭翼的特点是鸭翼可根据气动及飞行状态需要由计算机控制无级调节(两个自由度),实现近距远距耦合。

  A、该飞机鸭翼收回时,鸭面与机头边条、机翼为一整体,形成小展弦比大后掠角三角机翼,在远程高速平飞推进时,对机动性能要求不高,可采用此布局状态,它解决了鸭面伸出时的隐身性能不足,同时整体为小展弦比三角翼面,阻力小速度更快,翼身融合(BWB)和发动机等一体化设计使其隐身性能更加卓越。

  B、在飞机起降时,鸭翼伸展,形成近距耦合,利用鸭翼的脱体涡对主翼形成有利干扰,增加整机升力,减少低速时的静不稳定性。

  C、起飞后,鸭翼前掠,远距鸭面搭配三角机翼,在跨音速和超音速飞行时有较高的升阻比特征,减小配平阻力以及较大的升力线斜率。前掠的鸭翼可以增加机翼的临界马赫数,减少跨声速时激波阻力剧增,超音速飞行性能更佳。(见图1)

  D、在小迎角或亚音速情况下,鸭翼对战机的阻力相对增大,所以在此状态下可适当收回鸭翼。

  (图1:前掠远距鸭翼)

  计算机自动控制调节鸭翼设想:

  计算机分析飞行性能参数,发送指令调节鸭翼面布局,计算机再次分析飞行性能的改变,最后调节鸭翼到最适当位置。这是在起飞后有做机动时的自动控制,而在起飞或稳定高速平飞时,计算机可选择采用通用鸭翼位置布局。(见图2)

  同时,也可人为操作鸭翼的布局位置。

  可行性分析:

  要实现前掠鸭翼的无级调节,最关键在于超高强度复合材料和高性能计算机的发展,再者就是机械强度、加工工艺的提高。在超音速飞行时,鸭翼面过载很大,在很大过载下实现前掠调节对材料的要求很高,内部的机械装置也需要特殊的加工处理,要求有稳定的电传装置以调节鸭翼。需要有台高性能计算机,能快速读取飞行性能参数变化,发送指令调节鸭翼。

  2、隐身性能

  A、翼身融合及发动机喷口

  本战机采用翼身融合体BWB,发动机等突出圆柱体设计于机体上方,避免了雷达波的直接照射。发动机的喷口设计为矩形喷口,以增大喷口周长和表面积,提高燃气冷却速度,同时加装了尾气冷却装置以降低红外特征。

  B、视觉隐身技术

  过去轰炸机在深入敌后轰炸地面目标时,常降低高度以锁定目标提高命中率,但它只能在夜间出行,所以,采用这项视觉隐身技术,地面目测难以观察到飞机,降低了低空投弹时被高炮击中的几率。

  视觉隐身技术原理设想:机底涂装新型材料本人称之为“表面等离子聚集可显示图象材料”,它的表面附着等离子体,具有如液晶显示屏的显示图象功能。机顶装有球形摄像头,把位于飞机上方的采集图象时时“投影”于底部涂装材料上,地面目测机体与周边天空环境融为一体,达到视觉隐身目的。(见图3)

  (图3)

  地面人员仰视位置即使不是机体正下方,利用球形摄像头也能实现其效果,目视所见的机腹位置所显示图象为该曲面法线与球形摄像头连线延长线对应处的景象。(见图4)

  (图4)

  可行性分析:

  国内外对视觉隐身技术近几年有很大的突破,国外某些艺术家在其衣服涂上与人体背后相同的图形颜色等,人体与背景就融为一体,这就是“静止的视觉隐身”。(见右图)

  为达到“动隐身”,关键的技术是能发明出特殊的材料。 2004年,日本东京大学教授推出了一款宽大外衣,人们只需穿上这件外衣,就可以让人“难以辨认”。这件隐身衣是由回射性物质构成,具体的做法是在整个衣服上涂上了一层回射性物质,衣服上还装配了照相机。 原理是将衣服后面的场景由摄影机拍摄下来,然后将图像转换到衣服前面的放映机上,再将影像投射到由特殊材料制成的衣料上。(见左图)

  在飞机表面实现这项技术,必须能够使坚硬的金属表面也融入“回射性物质”。等离子用于隐身目前取得重大突破,所以如果能借鉴等离子的原理,在机腹表面时时散发出特殊的等离子体,由等离子构成不同的图象形式,正如液晶屏幕原理,那将可以时时“显示”上方摄像头所拍摄的影响,达到“动隐身”。

  C、无垂尾设计

  本战机采用了矢量发动机,它的侧向机动可以由矢量发动机配合副翼的测向滚动来实现,所以采用了无垂尾的设计,最大程度地降低了雷达反射面, 同时有利于超音速巡航。

  D、S型进气道

  战机的进气道安置“百叶窗帘”式水平隔栅,内部进气道为S型设计,避免雷达波的直接照射反射。(见图5)

  E、隐身涂装

  采用等离子等吸波新涂料降低机体的RCS值。

  3、发动机

  由于该飞机在亚轨道飞行,空气稀薄,氧含量较低,所以发动机采用两台带矢量喷口的超燃冲压发动机配合液氧助燃装置。其推重比达到20,最大连续推力200千牛,最大加力推力达到280千牛,使战机亚轨道最大巡航速度达到6马赫,最大平飞速度为8马赫。

  亚轨道上层空间氧气含量少,所以在两发动机中部携带液氧装置,当助燃不足时,装置往左右两边发动机补充高纯度氧,其燃烧效率更高。(见图示5)

  (图5)

  4、武器系统

  A、激光技术应用于空天区域比导弹更有优势,所以本战机在亚轨道上挂装激光发射器用于攻击近地轨道卫星可以减少由地基发射激光在大气中的能量消耗,而且提高了其命中率,激光器由电力做能源,而电力则由发动机带动发电机提供。激光武器另外的作用是致盲敌方飞行员和烧毁武器或机载设备的光学元件。激光的射程可达150千米,超过了多数远程空空导弹的发射距离,且激光的速度比导弹要快的多,可以先于对手发起攻击。

  B、“赤宵”的弹舱位于机腹两侧内部,可载国产空空格斗、空舰导弹和精确制导炸弹等。

  5、操作系统及导航系统:光子计算机配合GPS/INS组合导航系统

  6、雷达:AESA——有源主动相控阵雷达

  7、座舱设置:前后2名,前位操控航行,后位操控攻击。

  三、技术参数

  1、尺寸参数

  全长:22.23m

  翼展:13.07m

  全高:4.55m

  (见下图)

  2、性能参数

  动力装置:2台超燃冲压发动机,加力推力:2x280千牛

  空重:20,000 千克;

  最大起飞重量:45,000 千克;

  正常起飞重量:32,000 千克;

  最大着陆重量:28,000 千克;

  机内油箱载油:12,000千克

  最大载弹量:13,000 千克;

  起飞滑跑距离:510米

  着陆滑跑距离 :950米(不用减速伞)

  高空最大平飞速度:8 马赫;

  实用升限:80,000 米;

  最大迎角:180度;

  作战半径:3000 千米;

  转场航程:7000 千米;

  限制过载 :9+/-3g

  相关专题:第三届飞行器设计大赛

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