世界頂尖的空中格鬥術!深度剖析殲-10B五大超機動性能(中)

上一期我們重點討論了什麼是“超機動”、“超常規機動”和“過失速機動”,以及中美俄三家矢量噴口的不同。簡單地形容就是:美國的F-119是兩個板做上下襬動的二元矢量推力;俄羅斯的117S是假的全向,實際上兩個發動機在做V字形的二元矢量推力,只有殲-10B-TVC的矢量版太行是具備

軸對稱的全向矢量推力

本期我們重點討論殲-10B-TVC在航展上所展示的五個“過失速機動”。在展開討論之前,我們先來看兩幅圖:首先是殲-10B超低空低速通場,注意看放大的噴口圖,圖中矢量噴管的調節片是分為兩段,後段處於向下偏轉的狀態。此時發動機除了向後的推進,還為飛機提供一個向上的託力,起到配平的作用,同時也是間接展示其具有短距起降的性能。

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殲-10B是靜不穩定設計,也就是說在亞音速狀態下,升力中心是在重心的前面,速度越慢升力中心越靠前(下圖)。此時矢量噴口向下略微偏轉,就不需要偏轉鴨翼來配平(上圖中鴨翼處於水平狀態),這樣阻力較小,而且低速性能更佳。

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下圖是殲-10B在做眼鏡蛇機動時,機頭迎角超過90°之後,矢量噴口向機腹方向偏轉,產生低頭力矩使飛機迅速恢復到平飛狀態。所以殲-10B-TVC的眼鏡蛇機動與蘇-27不同,它是可控的“過失速機動”,而且可以在中途改飛其他的機動動作,這一點在後面會舉例說明。它不需要像蘇-27那樣被動地等飛機平飛,並增速擺脫失速狀態之後才轉入其他機動。

注意看發動機噴管的放大圖,調節片的前段與機身的縱軸線是平行的,與調節片的後段形成夾角,說明至少此時只有調節片後段是偏轉的。在下一篇文章介紹落葉飄動作的圖片中,可以清楚看出噴管是向左偏轉的。一幅圖是向下偏轉、另一幅圖是向左偏轉,證明殲-10B-TVC的噴管是全向的,這也是為什麼殲-10B在航展上表演時,它的過失速機動動作做得比蘇-35更加乾脆利落的原因所在。

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下面我們進入正題,討論殲-10B在航展上表演的五個“過失速機動”。航展開幕當天的解說只提到三個動作,那幾天各軍壇的軍迷也多半隻關注眼鏡蛇、落葉飄這類飛行速度較慢的動作。這也不奇怪,動作慢觀眾容易識別,快了就一晃而過、應接不暇。

楊偉在接受央視記者採訪時明確說了殲-10B完成了五個“過失速機動”;在7日的記者見面會上,作為特邀嘉賓出席的殲-10首飛試飛員雷強說:“我們昨天都看到了,殲-10B在表演過程中,非常完美地做了5個國際公認的過失速機動動作。”

雷強進一步說明:“這5個動作包括:眼鏡蛇機動、榔頭機動、赫伯斯特機動、大攻角滾轉和直升機機動。按照世界上公認的標準,能夠完成這5個動作的飛機,才被認為具備了過失速機動能力。”這就是殲-10B為什麼要選擇表演這5個動作的原因,實際上殲-10B還可以做更多的動作(在下一篇會提到)。

首先來談談大家最熟悉的“眼鏡蛇機動”,下面四幅長圖是由17幅連拍圖,組成眼鏡蛇機動的最精華部分。注意看圖中機頭開始揚起的那三四幅圖,噴管是先向下偏轉的,當機身接近90°迎角時,噴管迅速轉為向上偏轉(長圖-2的右下角)。

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長圖-2、3看得更清楚,相當於在機尾有個水平方向的分力,阻止飛機繼續後仰。然後噴口回位增加機身縱軸線的推力。與此同時鴨翼迅速向下偏轉。實際上後面還應該有3—4幅圖片,從大迎角到平飛才算完整。

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下圖是F-22做眼鏡蛇機動的連拍,三幅殲-10B的圖片相當於拼圖(上)裡,F-22所大致對應位置。顯然眼鏡蛇機動的飛行方向是延續原有的飛行軌跡。在航展上殲-10B做了兩次眼鏡蛇機動,第一次是水平方向從左向右飛行,第二次的整個軌跡是沿著一定的坡度、從右下方向左上方飛行。

如果放慢一倍播放視頻會發現,在前半段(機頭揚起)飛機突然有個減速,在後半段機頭復平的過程中,發動機的推力猛增,從觀眾的角度看,會有一個感覺是飛機躍升了。這是要展示飛機的飛控系統,對各翼面與矢量噴管、以及發動機推力大小的精準控制;同時還展示了發動機應對複雜進氣流的匹配性。這一點也是楊偉在回答記者提問時強調的。

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為什麼有的解說稱殲-10B在航展上做了三次眼鏡蛇呢?其實是誤解,它是“榔頭機動”,之所以會誤判,是因為榔頭機動的前半段與眼鏡蛇機動相同,也是在水平飛行時,飛機突然揚起機頭達到100°仰角。區別就在於之後的動作,看下圖:

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榔頭機動是當飛機“豎起來”的那一瞬間,矢量噴口以最大角度向左偏轉,結合其他翼面的差動,給飛機一個繞飛行軸做逆時針旋轉的力矩。此時飛機突然旋轉180°、機頭先下,接著猛地加大推力,飛機就向下俯衝,整個飛行軌跡像“7”字 / 榔頭,所以稱作“榔頭機動”。眼鏡蛇沒有這個旋轉動作,所以飛機是繼續延續原先的方向飛行。

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上圖是F-22做榔頭機動時,17幅連拍圖記錄的全過程,圖中標註的1~5清晰記錄了機頭調轉180°那個瞬間的姿態。如果還不是很明白,點擊放大下面這幅示意圖。

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我們把兩個過失速機動分解開,就比較容易區分。在現場的觀眾的確不容易分辯,一方面是因為眼鏡蛇機動太有名了,尤其是飛機“直立”的這個典型動作;另一方面是飛行動作太快,又是在較高位置(逆光),沒看清是怎麼轉為俯衝的,所以就誤判為是做了三個眼鏡蛇機動,或者是把這個動作給忽略了。

非矢量推力的蘇-27可以做眼鏡蛇機動,但絕對做不了“榔頭機動”。因為蘇-27的眼鏡蛇機動是無控的,它無法在機頭到達“頂點”後緊接著逆時針旋轉180°。我們可以把“榔頭機動”看做是眼鏡蛇機動中進一步演化,因為它更有實戰意義。

眼鏡蛇機動的全過程,飛機是沿著原有的飛行軌跡飛行;榔頭機動卻能讓飛機的飛行軌跡做大角度的改變。在實戰中不一定是旋轉180°,也可以根據需要旋轉其他角度,從而迅速將機頭指向目標方向。

例如,飛行員發現下方或左右兩側有敵機,需要翻滾之後再轉彎,飛行軌跡是四分之一圓圈,顯然比“榔頭機動”的指向改變的速率要慢。別看快這一兩拍,近距空戰中它就佔據攻擊的先機,被指向的一方如果不立即設法逃跑,就等著捱揍吧。

要把五個“過失速機動”都介紹,可能篇幅太長,另外三個動作更復雜,所以留待下一期再慢慢分解。另外,在第4篇會給大家介紹殲-20具備矢量推力的幾個證據,以及在超音速控制中的作用。

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題圖 92JM

作者 92JM


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