爲什麼中國的戰鬥機的機頭上都會有一根很長的針狀物,這是什麼原理?

時尚分享達人

實不只是中國空軍的戰機,很多國家軍隊的戰鬥機上都安裝有這一裝置。

殲8-2戰機

這種裝置實際上是空速管,主要用途就是探測飛機的速度,這是飛機在作戰時極為重要的數據參數,提供給飛行員讓其根據需要進行下一步的操作。而關於空速管的具體原理,其實也很簡單,當飛機飛行時,勢必就會受到氣流的衝擊,由此會產生一定的壓力。而飛機飛的越快,這個壓力也就會越大,同時通過其他的儀器一起,就能計算出飛機的速度了。

米格21的經典形象中,這個空速管是必不可少的

而空速管其實在很多戰機上都可以看到,比如著名的米格21戰鬥機,就裝備著一個長長的空速管,和其巨大的進氣錐、大三角翼一起構成了其經典的外形。而當時很多戰機也裝備有這種裝備,比如F16等,就同樣裝備過空速管,但是後來隨著電子技術的發展,再加上空速管外型突出,會有阻力等不利影響,空速管逐漸被淘汰,被更優秀的內置傳感器所取代。

F16也裝備有空速管

中國空軍的很多戰機實際上是比較老的,比如殲7、殲8、殲8II、蘇27、蘇30MKK、殲11等,實際上是有些年頭的了,也沒有必要再進行取消空速管的改進。而像殲10戰機,雖然殲10A裝備有空速管,但是到了後來的殲10B/C型,已經取消了空速管,機頭也顯得更加順滑。

殲10C已經沒有空速管這一裝備了

實際上很多外國戰機也是如此,出於可靠性的需求,包括五代機在內的很多戰機,其實也是用過空速管的,不過一般是在驗證機或者試飛階段使用,正式生產時這個空速管就已經被取消了。比如美軍的F35戰機在進行早期試驗時,就同樣裝備有空速管,但是到了正式生產型,已經消失不見了。

早期試驗階段的F35是裝備有空速管的

在將來,空速管這一裝備必將會被全面淘汰,被更優秀的傳感器等新式電子設備所取代。


軍情解析

空速管是飛機重要的大氣數據傳感器,空速管是一種測量壓強的儀器,可用來測量流體運動速度。皮托管由法國工程師亨利·皮託於十八世紀初發明,並在十九世紀中葉由法國科學家亨利·達西改進為現在的樣子。皮托管通常用於測量飛行器的空速和工業設施中的氣體的流動速度。

最基本的皮托管具有一個直接處於氣流中的管道。可在此管充有流體後測量其壓差;由於管道中並無出口,流體便在管中停滯。此時測量的壓強為流體的滯壓,也稱為總壓。

滯壓/總壓 = 靜壓 + 動壓,數據計算機再通過伯努利全靜壓方程等計算式來換算得飛行控制所需的飛行速度、升降速度和大氣壓力等數據。

戰鬥機,在試飛階段中是必須少不了機頭空速管的。

空速管在使用中要受到氣流乾擾,空速管的長度越大,前端測壓口與機體的距離越遠,所測量的靜壓就越接近大氣真實靜壓。因此,為提高測量精度,準確測量總壓、靜壓,空速管軸嚮應儘量與氣流方向平行,空速管的最佳安裝位置就是在與機身軸線相同的機頭前方,數據計算機的誤差修正精度、換算得的數據更容易保證。

F-117機頭的紅布條,即為空速管。

空速管並非是我國戰鬥機上所獨有的,只是你看到了我國戰鬥機的空速管多是佈置在機頭位置。從70年代開始,國外的戰鬥機轉而採用機身空速管設計。雖然在數據採集的精度上,機身空速管要差於最佳位置上的機頭空速管,但通過對稱設置多個L型空速管,利用大氣數據計算機更強的數據處理和修正程序的誤差補償,也可保證測量的精度。機身空速管的更為輕便,安裝位置更為靈活。

JF-17“梟龍”和F-22,機頭沒有空速管,是佈置在了機身上。

而目前空速管,不論是機頭空速管還是機身空速管,都以開始取消,轉像了大氣數據傳感器技術,對隱身、對高超音速飛行都更為有利。所以,正如我國最新的殲-20等,已經取消了機頭空速管,採用與機身融為一體的大氣數據傳感器。


攔阻著艦

中國目前雖然在國際上是個實力大國,但是在早期中國軍工業處於起步階段的時候,西方國家尤其是美國為了延緩中國的發展,對中國實行了技術封鎖,使得中國難以從西方國家購買先進設備和武器,每當中國和西方國家有交易的時候,美國總出來阻攔,但是中國沒有因為得不到西方的先進技術而停滯不前,依然靠自己在現有的武器上不斷的探索研究,掌握技術,甚至發展超過西方國家,俄國軍事專家說:中國人太聰明瞭,他們不僅能研究出來,還能研究的透透的! 但你知道為啥中國戰鬥機頭上都有一根“針”嗎?專家告訴你原因!
用於作戰的飛機叫殲擊機,一般速度很快,巡航速度有時就超過音速,加力時可以達到音速的1.5到2.5倍,甚至更高。我們叫他高超音速飛機。飛機駕駛員座艙是獨立的系統,當飛機高空高速飛行時,駕駛艙是密閉而不能和外界通透的。飛機正前方機頭頂端有一根尖尖的長管,能為飛行員提供經過迴旋預熱的進氣以緩解駕駛艙的高空壓力。
這個東西在美國的f22原型機也有。而且許多原型機都有。所以要對自己國家的科研人員有信心。
這根機頭上的針狀物,有個學名叫"空速管",顧名思義,就是探測大氣數據的裝置。早期世界各國戰鬥機多有此裝置,隨著軍用電子科技的進步,更先進的戰鬥機上的空速管已被體積更小的感應元件替代,
如美第四代戰機F22的批量交付產品,機頭上已經看不到空速管了。中國的J20,驗證機和試驗機型上會有空速管,但最新裝備部隊的,也沒有這根針了。
戰機測試時用於蒐集飛行時的數據,第三代作戰飛機採用非相控陣雷達雷達的戰機也保留空速管,對於殲20這樣的第四代隱形戰機而言,空速管只在原型機與測試機上保留,而在量產機上去除,因為殲20這樣的四代機都採用有源相控陣雷達,採用這樣的雷達,保留空速管會影響其性能。
空速管是非常重要的飛行導航測量傳感器,但由於探測所需,安裝位置又必須暴露在機身外部,因此要特別重視對其保養維護。飛行機組人員、機務人員航前都要特別注意對其外觀檢查,管口有無異物。
人的一生從零到有,從懵懵懂懂變得成熟懂事,國家也是這樣,一項技術,從零基礎,經過不斷探索試驗,到完全掌握,這其中經歷的所有失敗與成功,都是值得的,經歷過失敗,才知道成功來之不易,失敗也是積累經驗。任何功名都不是大風颳來的,也不是靠吹出來的,而是靠勤勤懇懇,踏踏實實的幹出來的!

吉祥如翠

這一根長針就是空速管,是戰機測量大氣數據的基本裝置。空速管測量飛機速度的原理是這樣的,當飛機向前飛行時,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。

可以發現在國外,特別是西方國家從上世紀90年代開始,主力三代機其機頭的空速管已基本取消,如颱風,陣風,F-15,F18,F22。

而我國的殲7,殲8,殲10和殲11系列均保留了這一裝置,被廣大軍迷視為落後的象徵

這個結構的空速管結構簡單可靠,很多原型機或技術驗證機都有,不不單單是中國,這是因為在原型機或驗證機階段,要控制整個機型的技術狀態,剛剛開始時,不易使用太多新技術,太多的新技術會使飛機的可靠性降低,等經過一段時間的驗證後,大概瞭解這個飛機的數據,就可以心裡有底了。

F-35的驗證機X-35機頭空速管

早期殲-20機頭也有空速管

YF-22也有機頭空速管

殲31改進型也有機頭空速管

但是在2013號殲20原型機之後,殲20就取消了這一裝置,該用嵌入式大氣數據傳感器系統,使用更先進的傳感器來測速。現在的中國空軍新服役的戰機幾乎都取消了機頭空速管,如殲10B/C,殲16和殲20。

現在西方國家的三代機及四代機的生產型號幾乎都取消了機頭空速管,除了F-16,鷹師外,在很多軍事愛好者眼中,機頭空速管幾乎就是落後的象徵,特別是對天朝的主力戰鬥機殲10A和蘇27系列(包括國產的殲11系列),均是有這一裝置,這種觀點有一定的道理。取消了安裝在機頭雷達罩上的空速管,一定程度上了降低了這一機載雷達天線前方不透波結構對雷達工作的影響。

目前,歐美有機頭空速管的飛機全部是原型機或者預生產型,在需要進行試飛時加裝了包括機頭空速管在內的額外傳感器。而這些飛機的生產型幾乎都取消了機頭空速管。目前裝備了有源相控陣雷達的戰鬥機,幾乎都是沒有機頭空速管的,如殲20,F35,F-22,殲10C,殲16和T50.


巴爾幹尖刀

圖注:美製F-16戰鬥機,機頭位置也可以看到凸出的空速管


不光是中國戰鬥機的機頭上可以看到這種前伸出來的針狀物,其他國家的戰機上也不難看到相似的現象,這種機頭前方探出來的針狀物,就是空速管。

空速管,是戰鬥機飛行姿態的傳感器,它通過感受戰機飛行中迎面氣流的壓力變化,傳送給大氣數據計算機、飛行儀表,從而解算出戰機飛行時的姿態參數變化,提供給飛行員作為操作戰機的參考依據。為了保險起見,有的戰機甚至會安裝2套以上空速管。單純通過空速管對飛行姿態數據的採集自然是不夠的,戰機還有壓力傳感器、迎角、側滑角傳感器等等,這些傳感器基本上都分佈在飛機機頭附近,像空速管這樣,通常都是在機頭正前方伸出去,而迎角、側滑角傳感器等都分佈在雷達罩四周,狀似“手槍”一樣,傳感器數量很多,有時是為了餘度考慮的,有時是在不同位置感受的姿態不一樣。

戰機身上包括空速管在內的傳感器,畢竟屬於突出物,成為戰機飛行時的阻力因素,或者成為破壞隱身效果的不利因素而起到一定消極作用,因此從第四代隱身戰機開始,傳統的空速管的身影就看不到了,甚至一些經過最新改造升級的三代機身上,原先有空速管的也完全取消了。比如中國殲-10戰鬥機上,早期機型身上就可以看到機頭有明顯伸出的空速管,而在殲-10B飛機上就看不到了。

圖注:中國空軍早期服役的殲-10戰鬥機,機頭前端伸出明顯的空速管


殲-10B機頭上看不到空速管了,感覺好像乾淨了許多。實際上,執行飛行姿態感知的傳感器,是不可能取消的,看不到傳統傳感器,說明它可能使用了新技術傳感器,比如機頭前方沒有空速管,可能是因為在機頭其他地方設計了內置式的氣壓孔,通過採集氣流以後解算,實際上的功能與傳統的伸出式空速管完全一樣,用新技術手段取代傳統空速管,好處當然就是有利於隱身,空速管作為一個桿狀物,伸出在機頭,本身就是一個明顯的反射體。

圖注:目前經過升級改造的新型殲-10戰鬥機,其機頭位置已經看不到空速管的身影了


總體來說,戰鬥機的飛行姿態傳感器會越來越小,趨向於內置設計,但數量不會變少,因為理論上,要用電子器件代替機械器件,至少要備份四套,解決餘度問題。


兵工科技

安裝在飛機上的空速管主要是用來測量飛機速度的,同時還兼具其他多種功能,作為飛機全靜壓系統中的最核心部件。飛機空速測量傳感器,目前廣泛採用壓力式針狀或者L型空速管,相對於其他測量方法,其具有成本低、效率高、可靠性強的突出優勢。

在飛機上使用的空速管,其工作原理關鍵在於測量全壓和靜壓。L型空速管是中空的雙層套管,頭部為半球形。測速時空速管頭部對準機頭方向,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。

比較兩種壓力的感應器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。

空速管一般安裝在飛機機頭前端,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。

現代飛機,空速管一般安裝於機頭部位,稱之為機頭空速管,其最佳安裝選位應是在機頭頂端並與機頭對稱軸線相一致。機頭處的氣流較平穩,有利於探測到較穩定的靜壓。


圖說軍事

那種針狀物的學名叫空速管,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。

空速管是飛機上極為重要的測量工具,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。

空速管測量出來的速度並非是飛機真正相對於地面的速度,而只是相對於大氣的速度,所以稱為空速,如果有風,飛機相對地面的速度(稱地速)還應加上風速(順風飛行)或減去風速(逆風飛行)。

在我軍裝備的戰鬥機中,採用機頭進氣方式的殲-6/7的空速管是安裝在機頭下,可以設置相當長的探杆,缺點是結構重量過大,對地面活動的影響也比較多;殲-7將空速管縮短後移到機頭側面;殲-8 II和殲轟7則採用較短的機頭錐空速管;蘇-27/殲-11和殲-10也是機頭雷達罩前空速管,只不過利用安裝位置優勢縮短空速管長度。在2014年亮相的殲-10B和JF-17上則是進一步取消了機頭空速管,這一特點也在國外多型戰鬥機的新升級改型中出現。

儘管空速管技術是目前最成熟、應用最為廣泛的大氣數據測量技術,空速管直到現在仍然是飛機空速測量的重要手段。但遠期來看隨著航空航天技術的發展,新技術的出現以及新飛行器特殊的飛行要求等綜合因素下,傳統的空速管的新問題和無法滿足新需要開始凸顯。特別是在當下幾個主要軍事強國爭相發展的高超音速飛行器領域,空速管的上述問題更為突出。

在60年代,美國國家航空航天局為了滿足航天飛機進入大氣層時的大氣數據測量需求,提出了融于飛行器表面流線的大氣數據傳感器技術,開始了對嵌入式大氣數據傳感系統的研究,由於嵌入式大氣數據傳感系統的壓力傳感器一般置於機體內,這使其更能適應未來高超聲速飛行器的惡劣嚴苛的飛行環境。


迷彩派軍事

感謝您的邀請,至於你問到的問題我也有點難為情,因為我沒有親身體驗過戰鬥機,也沒有太高的專業學力文化,你提的問題也是我多年來所想的問題,我記得我小時候最喜歡看的一部電影叫做《長空比翼》,整部電影是戰鬥機打仗的,戰鬥機前面都有一天線的,當時我想,它到底有啥用呢?是不是像昆蟲密蜂觸角一樣,用來感覺一些什麼的?仔細看電影中的飛行員,當戰鬥機追敵機時,要攻擊敵人時飛行員看機內顯示屏,有一些變化很快的數字,應該是兩機的距離或是飛行速度,又好象一個直角座標系一樣,還有一小格格的,當敵機在某一格時,我飛行員按動按鈕,立即打中敵人,我們拍掌叫好,但有一個驚險鏡頭,我軍有架戰機被敵人擊中機身著火,飛機往下飛,我們也擔心飛行員的安全,當時飛行員看機內顯示屏數字由7538迅速減至3000多時,飛行員成功跳傘了。

由此看出,一連串的信號應該由這天線得來的,即測速、定位、距離高度等都應由它來完成,這是我個人理解而已。


八面風來

這根針狀物名叫“空速管”,而且並不是中國軍隊獨有,全世界各大飛機制造強國都會為自家產品裝上這麼一個“小玩意”。

空速管的主要作用在於感受飛機飛行時氣流的總壓(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或者飛行儀表,並以此來得出飛機的飛行速度。

而且,目前來看,中國空軍也並不是將這一設備作為必備,只是在進行試飛時為了收集飛行數據才會在戰機上裝上它。比如我們的殲-20戰機,在編號2013的驗證機之後就取消了機頭空速管,直到今年2月份,為了測定加裝副油箱之後殲-20的飛行數據,才又加裝了機頭空速管。

或許有人會問,現在中國電子工業水平這麼發達了,難道還造不出這一類的電子設備嗎?其實還真造出來了,現役超音速三代戰機基本都沒有裝機頭空速管,而是選擇電子傳感器。

但是相對而言,機頭空速管技術更加成熟,並且測定的數據也是最準確的,因此即便是歐美的四代機,如F-35在試飛時也是選擇加裝機頭空速管。


軍事帝
空速管主要是用來測量飛機速度的,同時還兼具其他多種功能。
1.在飛機的機頭或機翼上一般都會有一根細長的方向朝著飛機的正前方管子。這就是空速管。
2.空速管也叫皮托管,總壓管。風向標,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。
3.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。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。


分享到:


相關文章: