为什么中国战斗机的机头上都有一根很长的针状物?

谷火平

战斗机机头前端往往有一根细细长长的管子,管子头部有一个小开口,这个管子的位置还不一,有的是位于飞机雷达整流罩前端,有的是位于飞机机头侧面。这根管子的作用是什么呢,有人说是天线,用来通讯的。其实不然,这根管子学名叫空速管,它的主要作用是用来测量飞机实时飞行速度的,然后通过仪表盘将速度反馈给人员,当然也包含其他功能。

其原理是飞机向前运动时,前方的气流就会进入这根管子,在管子末端会有一个非常灵敏的传感器,气流接触到这个传感器就会生成压力,也就是动压。当速度越快,气流速度也越快,产生的动压也就越大。然后通过对比静止时的动压并经过计算就可以获取当时的速度。

现代飞机通常安装多部空速管,一般为两副,当然也有安装四部的,安装的位置也各不相同,除了机头位置,飞机翼尖垂尾等部分都能安装。有一些飞机用更先进的传感器技术替换空速管,比如B2,为了提高隐身能力就放弃了空速管,转而使用更为昂贵的传感器。


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其实就笔者来说,这是最常见的不过的空速管,所谓空速管也叫皮托管、总压管、总-静压管。它是感受气流的总压(也称全压)和静压,并将测得的压力数据传送给大气数据计算机、飞行仪表的装置。空速管这种航空装置主要是用来测量飞行速度的,同时还兼具其它多种功能。空速管除了叫皮托管,总压管、风向标外,也叫气流方向传感器或流向角感应器,与精密电位计(或同步机或解析器)连接在一起,提供出一个表示相对于大气数据桁架纵轴的空气流方向的电信号。空速管是飞机上极为重要的测量工具。它的安装位置一定要在飞机外面气流较少受到飞机影响的区域,一般在机头正前方,垂尾或翼尖前方。飞机在亚声速飞行时,空气因受机体的扰动作用,在其周围形成了一个飞机绕流场,而空速管探测到的气流静压实际上是飞机绕流场中的静压,它比当地实际大气静压高,也就是测得的压力系数是正值,它取决于空速管的位置误差,同时为了保险起见,一架飞机通常安装2套以上空速管。有的飞机在机身两侧有2根小的空速管。美国隐身战斗机F-117在机头最前方安装了4根全向大气数据探管,因此该机不但可以测大气动压、静压,而且还可以测量飞机的侧滑角和迎角。有的飞机上的空速管外侧还装有几片小叶片,也可以起到类似作用;垂直安装的用来测量飞机侧滑角,水平安装的叶片可测量飞机迎角。为了防止结冰,空速管被加温――对探头进行加温防冰可以防止结冰堵塞测量孔,影响探测精度。为了防止动/静压系统积聚水分,在空速管设有排水孔和动/静压系统管路设有排水接头。

就空速管的结构来说,由两个同心圆管组成,内圆管为总压管,外套管为静压管。 空速管测量飞机速度的原理是这样的,当飞机向前飞行时,气流便冲进空速管,在管子末端的感应器会感受到气流的冲击力量,即动压。飞机飞得越快,动压就越大。如果将空气静止时的压力即静压和动压相比就可以知道冲进来的空气有多快,也就是飞机飞得有多快。比较两种压力的工具是一个用上下两片很薄的金属片制成的表面带波纹的空心圆形盒子,称为膜盒。这盒子是密封的,但有一根管子与空速管相连。如果飞机速度快,动压便增大,膜盒内压力增加,膜盒会鼓起来。用一个由小杠杆和齿轮等组成的装置可以将膜盒的变形测量出来并用指针显示,这就是最简单的飞机空速表。

历史上的航空事故,就有因为空速管堵塞,或者空速管故障,而使飞行员无法感知飞行参数,使飞机失事的情况出现,所以保持空速管的正常状态是地勤维护的一项重要工作,而就最新的战斗机和飞机设计中,空速管不再以针状管的形式存在,而改为了内埋式的小孔,这样一方面是考虑针状管对飞机隐身不利,另一方面则是考虑到针状空速管对飞机的气动影响,以利更好的飞行性能。


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但是现在战斗机已经取消了这个长长的空速管,难道是因为已经不需要空速管了吗?实际上,空速管还是存在的,只不过是结构不同了而已,被取消的空速管一般被安装在机头的左右两侧,呈L型。

这样很改变,不过是因为之前的造型实在是不方便,并且现在的战斗机追求的是隐身特性,这样长长的一个空速管会增加中战斗机的雷达反截面积。对于隐身有很大的不利之处。

还有一点就是对战斗机机动性能的要求,因为战斗机的飞行速度非常快,而战斗机的机头和两边都需要面临着巨大的阻力,这种情况下可能面临着被折断的危险。


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那是空速管,测量飞机的空速的装置,有的还带有角度传感器等。现代飞机上几乎都有,不仅中国的飞机。只不过有的不装在机头上,有的不那么长而已。隐形战机上是没有的,因为要保持隐身性能,会用其他装置代替。


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