為什麼中國戰鬥機的機頭上都有一根很長的針狀物?

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戰鬥機機頭前端往往有一根細細長長的管子,管子頭部有一個小開口,這個管子的位置還不一,有的是位於飛機雷達整流罩前端,有的是位於飛機機頭側面。這根管子的作用是什麼呢,有人說是天線,用來通訊的。其實不然,這根管子學名叫空速管,它的主要作用是用來測量飛機實時飛行速度的,然後通過儀表盤將速度反饋給人員,當然也包含其他功能。

其原理是飛機向前運動時,前方的氣流就會進入這根管子,在管子末端會有一個非常靈敏的傳感器,氣流接觸到這個傳感器就會生成壓力,也就是動壓。當速度越快,氣流速度也越快,產生的動壓也就越大。然後通過對比靜止時的動壓並經過計算就可以獲取當時的速度。

現代飛機通常安裝多部空速管,一般為兩副,當然也有安裝四部的,安裝的位置也各不相同,除了機頭位置,飛機翼尖垂尾等部分都能安裝。有一些飛機用更先進的傳感器技術替換空速管,比如B2,為了提高隱身能力就放棄了空速管,轉而使用更為昂貴的傳感器。


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其實就筆者來說,這是最常見的不過的空速管,所謂空速管也叫皮托管、總壓管、總-靜壓管。它是感受氣流的總壓(也稱全壓)和靜壓,並將測得的壓力數據傳送給大氣數據計算機、飛行儀表的裝置。空速管這種航空裝置主要是用來測量飛行速度的,同時還兼具其它多種功能。空速管除了叫皮托管,總壓管、風向標外,也叫氣流方向傳感器或流向角感應器,與精密電位計(或同步機或解析器)連接在一起,提供出一個表示相對於大氣數據桁架縱軸的空氣流方向的電信號。空速管是飛機上極為重要的測量工具。它的安裝位置一定要在飛機外面氣流較少受到飛機影響的區域,一般在機頭正前方,垂尾或翼尖前方。飛機在亞聲速飛行時,空氣因受機體的擾動作用,在其周圍形成了一個飛機繞流場,而空速管探測到的氣流靜壓實際上是飛機繞流場中的靜壓,它比當地實際大氣靜壓高,也就是測得的壓力系數是正值,它取決於空速管的位置誤差,同時為了保險起見,一架飛機通常安裝2套以上空速管。有的飛機在機身兩側有2根小的空速管。美國隱身戰鬥機F-117在機頭最前方安裝了4根全向大氣數據探管,因此該機不但可以測大氣動壓、靜壓,而且還可以測量飛機的側滑角和迎角。有的飛機上的空速管外側還裝有幾片小葉片,也可以起到類似作用;垂直安裝的用來測量飛機側滑角,水平安裝的葉片可測量飛機迎角。為了防止結冰,空速管被加溫――對探頭進行加溫防冰可以防止結冰堵塞測量孔,影響探測精度。為了防止動/靜壓系統積聚水分,在空速管設有排水孔和動/靜壓系統管路設有排水接頭。

就空速管的結構來說,由兩個同心圓管組成,內圓管為總壓管,外套管為靜壓管。 空速管測量飛機速度的原理是這樣的,當飛機向前飛行時,氣流便衝進空速管,在管子末端的感應器會感受到氣流的衝擊力量,即動壓。飛機飛得越快,動壓就越大。如果將空氣靜止時的壓力即靜壓和動壓相比就可以知道衝進來的空氣有多快,也就是飛機飛得有多快。比較兩種壓力的工具是一個用上下兩片很薄的金屬片製成的表面帶波紋的空心圓形盒子,稱為膜盒。這盒子是密封的,但有一根管子與空速管相連。如果飛機速度快,動壓便增大,膜盒內壓力增加,膜盒會鼓起來。用一個由小槓桿和齒輪等組成的裝置可以將膜盒的變形測量出來並用指針顯示,這就是最簡單的飛機空速表。

歷史上的航空事故,就有因為空速管堵塞,或者空速管故障,而使飛行員無法感知飛行參數,使飛機失事的情況出現,所以保持空速管的正常狀態是地勤維護的一項重要工作,而就最新的戰鬥機和飛機設計中,空速管不再以針狀管的形式存在,而改為了內埋式的小孔,這樣一方面是考慮針狀管對飛機隱身不利,另一方面則是考慮到針狀空速管對飛機的氣動影響,以利更好的飛行性能。


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但是現在戰鬥機已經取消了這個長長的空速管,難道是因為已經不需要空速管了嗎?實際上,空速管還是存在的,只不過是結構不同了而已,被取消的空速管一般被安裝在機頭的左右兩側,呈L型。

這樣很改變,不過是因為之前的造型實在是不方便,並且現在的戰鬥機追求的是隱身特性,這樣長長的一個空速管會增加中戰鬥機的雷達反截面積。對於隱身有很大的不利之處。

還有一點就是對戰鬥機機動性能的要求,因為戰鬥機的飛行速度非常快,而戰鬥機的機頭和兩邊都需要面臨著巨大的阻力,這種情況下可能面臨著被折斷的危險。


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那是空速管,測量飛機的空速的裝置,有的還帶有角度傳感器等。現代飛機上幾乎都有,不僅中國的飛機。只不過有的不裝在機頭上,有的不那麼長而已。隱形戰機上是沒有的,因為要保持隱身性能,會用其他裝置代替。


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