F35驾驶舱舱盖的上的铁环有什么用?

鄧雅雲dyy_


那个铁环是座舱盖的加强筋,主要是由于弹射技术方案决定的,和技术先进程度与否关系不大。



四代机的对于隐身性能的要求很高,而座舱对于隐身的影响至关重要,再加之座舱盖的强度和透光性等要求,对于座舱盖玻璃的加工要求很高,F-22是第一款采用一体化座舱盖的战斗机,由于没有传统三代机所具有的两段式舱盖隔框,所以可以给飞行员提供接近无死角的全方位观察视野,为飞行员的安全飞行和执行任务提供了更良好的视界。同时为了满足高透光率和强度要求,整个一体化玻璃舱盖的厚度是各处不同的,所以这也就对加工制造提出了更高的要求,也代表了航空玻璃技术发展的最高水平。

不过这种一体化座舱盖也存在成本高昂技术复杂的问题,同时还有重量大的问题。首先由于四代机所具有的超音速巡航要求,所以座舱盖的强度要求就很高,一体化座舱盖由于没有传统座舱盖的金属隔框,所以整体强度就依靠玻璃的厚度来实现强度的要求。但是这种一体化座舱盖的强度达到的同时玻璃的厚度大幅提升,不光带来座舱盖的重量急剧上升,同时对于战斗机飞行员需要弹射救生时的采用何种弹射方式也有了一定限制。

F-22采用了一体化座舱盖,由于玻璃厚度的增加,是没办法保证飞行员在采用更有优势的穿盖弹射时的可靠性和安全性的,所以F-22采用了抛盖弹射的方式,利用布置在座舱盖前端的抛盖火箭筒来快速分离飞机与座舱盖,但是这种抛盖式的弹射方式也存在一些致命缺点,例如F-22在某些角度下弹射时座舱盖很可能会和弹射座椅发生碰撞。其次抛盖式弹射方式需要等座舱盖完全抛离的情况下才能弹射飞行员,虽然是利用火箭分离的方式,但是还是会有零点几秒的延误,而这零点几秒的延误在某些时候会对飞行员的生命安全产生伤害。其次这种无框的座舱盖由于为了满足强度要求而造成整个重量的大幅上升对于战斗机的机动性也有很大影响。


所以这也是我国歼20战机在原型机时期的确是采用了和F-22相同的一体化座舱盖设计,不过后来在量产机型上我们看到的却是和F-35一样的带有加强筋的座舱盖设计,主要原因就是歼-20采用的是更有优势的穿盖弹射方式,同时也从根本上避免了F-22那种一体化座舱盖所具有的重量大、成本高、加工困难和延误弹射时间的问题。


而F-35采用的带有加强框的一体化座舱盖设计好处是绝对的,首先座舱盖玻璃还是整体的,加强框也在座舱盖内部,所以并不影响隐身性能,其次这样可以降低加工制造难度要求的同时降低成本。同时由于有加强框的存在,座舱玻璃厚度可以做的薄一些,在满足强度要求的同时还能提高座舱盖的透光率和采用更具优势的穿盖弹射方式。

穿盖式弹射是利用布置在座舱盖玻璃上的爆破索将座舱盖玻璃切裂破坏,然后利用弹射座椅椅背的尖锥刺破以帮助飞行员快速逃离事故飞机。由于穿盖式弹射的舱盖爆破和座椅弹射是同时进行的,所以对于缩短弹射时间了提高飞行员弹射成功率是有很大帮助的。由于采用座舱盖破坏和穿盖的弹射方式,座舱盖的玻璃厚度就不能太厚,所以为了满足强度的要求就需要布置一道加强筋。

虽然像F-35这种带有加强框的一体化座舱盖看起来不如F-22那种没有加强框的一体化座舱盖科幻,但是从实用和成本角度来说是更有优势可言的,而且不管是有加强框还是没有加强框对于技术要求都是有很高要求限制的,截止目前也只有中美掌握了这两项技术,像苏57还是采用的是两段式设计方案,在隐身性能上就不如这种一体化座舱盖先进。


魑魅涅槃


图为F22的一体化无隔框风挡,虽然隐身性能好,但是代价特别高


F35是美军研发的第二款五代机,侧重对地性能。细心的网友会发现,F35的座舱盖中间有一个环状物,这是干什么用的呢?原来这个就是风挡加强框。为何F22没有加强框反而F35有这个东西呢?我们都知道,现代战机的风挡一般都是聚碳酸酯材料制成的,这种材料有个缺点,就是透波。本来放到四代机上没什么事,但是在五代机上由于雷达波可以穿透到座舱里面形成强反射,有了加强框不就等于破坏隐身性能了么?


图为F35风挡的加强框,其实不止F35,中国的歼20和FC31也采用的相同类型风挡


其实这还得分两步说,首先F22的整体式风挡虽然能最大限度的保证隐身性能,但是其一体化风挡价格昂贵,仅风挡价格就接近30万美金。并且还有使用寿命,一般超过260个飞行小时就要更换。最关键的是为了保证整体式风挡的强度,F22的风挡厚达20毫米。明显存在超重现象。


图为F35战机风挡上的导爆索


这么重这么贵的风挡F35当然是无福消受,最重要的一点是F35的弹射机制跟F22不一样。F22是抛盖式弹射,所以风挡厚一点薄一点无所谓,但是F35是爆破式弹射,风挡里面有导爆索。这样的话风挡就不能做的太厚,强度太高有可能不能顺利弹射。做的太薄的话强度不够,于是就有了这个环状物。

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这个铁环是F-35座舱盖内隔框,根据洛克希德公司的说法,这根隔框并不是钢铁零件而是铝合金部件。虽然F-35仍然与F-22一样采用整体座舱盖,却依靠这根内隔框实现了穿盖弹射,与F-22的抛盖弹射相比省略了火箭抛盖过程,从而大幅缩短了弹射逃生的反应时间。



F-22的整体座舱盖没有内置隔框,所以只能采用统一厚度的座舱盖玻璃,其座舱盖顶部和需要抗鸟击的风挡部位一样厚,都是2厘米。如此大的厚度决定了该机无法采用穿盖弹射方式,因为内置爆破索难以炸碎如此厚的PC有机玻璃。

在F-35上洛克希德在整体座舱盖玻璃上采用了双厚度内隔框概念,内隔框之前的风挡部分由双层有机玻璃组成,其厚度足以满足抗鸟击性能,内隔框之后的座舱盖玻璃是单层,较薄以满足穿盖弹射的爆破需要,内隔框则对整体座舱盖起到加强和支撑作用。



如此一来在略微牺牲座舱视野的情况下,F-35的座舱盖既满足了穿盖弹射需求,又减轻的重量,还增强了整体强度,属于一举三得的设计,并且从外部看整个座舱盖玻璃仍为整体结构,并不会因内隔框产生增大雷达反射的接缝。



由于具有上述优点,我国的歼-20也采用了类似的内隔框座舱盖。


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