协和号能做到超音速巡航,为什么除四代机以外的战斗机都做不到呢?

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协和号客机是针对2倍音速进行气动优化,从而可以超音速飞机巡航,但需要开加力才能突破音障

当飞机进行音速左右飞行时,移动中的声源可以追上自己发出的声波,于是声波开始在物体前面堆积,产生额外的并且不稳定的阻力,这就是音障效应。飞机只有继续增加速度,达到1.7倍马赫以上速度时,才能突破这道障碍,将音障甩在后面。所以实际上1.7马赫之后的超音速飞行阻力要比1-1.7马赫之间的跨音速飞行阻力要小。

但飞机飞行速度增加之后,又会因为空气在机身前面堆积无法及时散开, 增加激波阻力。所以协和号飞机在设计上,是故意针对2倍音速的激波效应进行优化设计,达到最低激波阻力,这样可以在1.7马赫突破音障后,实现最低飞行阻力,从而进行超音速巡航。他在2倍音速时,可以关闭加力保持巡航,但是在0.9马赫之后需要使用加力才能突破音障和进行加速。


因而协和号客机,采用无尾三角翼的气动布局方式,机身非常细长,展弦比非常夸张。机长达到66.66米,翼展是25.6米。另一方面协和式飞机巡航高度是18300米,这个高度是普通民航客机的两倍。这样就可以利用高空稀薄的大气,大幅度的削弱激波效应,降低诱导阻力。


还需要注意的是,协和式飞机最大起飞重量是183吨,他使用的奥林匹斯593 MK610涡喷发动机,本身非加力推力就达到140千牛(约14.3吨),他的非加力推重比就已经达到0.31。请别忘了,同样针对超音速区域优化设计的SR-71黑鸟战略侦察机,其推重比只有0.39。所以优化做得好,完全可以以较小推力实现超音速巡航。

但是这种极端针对超音速巡航进行优化设计的飞机,是几乎完全牺牲其他性能,而且只能跑直线。并不适合战斗机设计,最接近这种设计的是不锈钢板砖、三倍音速,能飞2.8万米的米格-25,但是其转弯半径可是被描述为“半个加利福尼亚那么大”。



同时协和号客机也是针对跨大西洋航线进行优化设计,在国际民航市场上,美国东海岸到西欧的跨大西洋航线是利润最丰厚的空中航线。这段航线长4500-5000公里,也是协和号的最大航程,传统飞机需要7-8个小时时间,协和号可以缩短到3个小时,从而争取对于时间比较看中的商务旅客。
为了减少横截面面积,协和式飞机机舱那是相当狭小


但是乘机环境差,过高的噪音,过于狭小的机舱让这条航线运营并不理想。特别是属于宽体式客机投入运营后,上座率一直不理想,长期处于亏损状态。再加上2000年事故,一片碎片导致协和号爆胎并划破油箱引发大火并爆炸,造成机上109人全部遇难,并造成地面4人死亡,更是严重打击乘客信心,最终早早退役。
2000年法航4590号航班的协和号飞机空难事故


五岳掩赤城


这个主要涉及经济性和成本问题,毕竟实现超音速巡航也不是多大的难事,只要不在乎油耗都比较容易实现。问题就是在成本与需求之间的技术障碍的问题。协和客机之所以被迫停飞很大一部分原因就是其高昂的成本,让其无法正常运营。我们先看看协和客机的超音速问题。

协和号超音速客机于1969年首飞,并在1976年投入正式投入航线运行,主要飞行从伦敦希思罗机场和巴黎戴高乐国际机场往返于美国纽约肯尼迪国际机场的跨大西洋定期航线。协和超音速客机做到了最大飞行速度达到2.04马赫,也就是2200km/h。并且协和超音速客机以2200km/h时速能够从伦敦飞抵纽约仅耗时2小时52分钟59秒,创下了航班飞行的最快纪录。当然实际情况要比这慢一些,但是依然是世界上飞得最快的客机。



协和号客机之所以能实现超声速飞行的动力之源,就是其装配了4台“奥林普斯”593(Olympus 593)涡轮喷气发动机。“奥林普斯”593由英国罗罗公司和法国斯奈克马公司联合研制,巡航状态推力32 000磅(140千牛),加力推力38 050磅(169千牛),能推动“协和”以每小时2 158千米的速度飞行,这一速度相当于声音传播速度的2.02倍。

可是其巨大的成本和油耗是其无法摆脱的梦魔,


英国和法国原本计划制造1370架的初衷,但是耗资32亿美元生产20架,而且只有16架投入了商业运营。这使得英法两国政府承受巨大经济负担。而且协和号超音速飞机的最大载重航程5000公里,加上耗油率高,使得协和号超音速飞机只能用于跨大西洋旅行,无法完成更远的航程。这都是超音速飞行导致的问题。巨大的燃油成本已经让协和号客机走进了死亡漩涡,商业运营的客机,不遵守市场规则,就很容易开发失败。

而作为我们经常熟知的苏-27、米格-29、F-15、F-16这样的战机都无法进行超音速巡航。究其原因就是发动机不能做到不开加力的前提下,实现超音速巡航。但是他们都具备短暂的超音速飞行,就是其发动机不能承受长时间的加力飞行,而且超高的高温会直接让发动机报废的。另一方面高额的油耗会让战机的航程变得更短,战机的作战半径被进一步压缩。那么技术没有突破的的前提下,这样的需求不是各国所迫切的。



所以,协和客机只是走着当时追求超音速性能下的产物,其暴露出来的诸多问题,也是证明其并不适合市场经济。而作为战斗机,是保卫国家领空安全,是可以不考虑商业运营这一块的,但是其经济性和战斗力依然是需要平衡的因素。那么在不追求超音速性能的前提下,显然三代机比较容易做到性价比的平衡,也没必要去做超音速的飞行。


淡然小司


谁说除四代机意外的战斗机都做不到超音速巡航?米格31第一个表示不服气,米格31是一款具备超音速巡航的战机,巡航速度达2.32马赫,最大速度2.82马赫,这可比F22巡航速度比F22的最大速度2.2马赫还高!

俄罗斯的米格31是在米格25基础上发展而来,米格25的速度达到变态的3.2马赫,平飞巡航在2.6万米左右,在当时可是连空战导弹都追不上的。在发生别连科事件后,这款神秘的米格25战机被美国人给解剖了,没有了任何秘密可言,于是苏联开始在米格25基础上进行改进,这时候面对3万米高空的SR-71黑鸟已经可以用空战导弹打下来了,因此苏联的指标也从双3下降到双2.6,也就是最大速度2.6马赫,最大平飞高度2.6万米!

米格25本来设计是一款截击机,但是出来后不务正业,侦察机成为主业,截击机反而成为了副业;而米格31则真正干起了自己的主业,成为苏联/俄罗斯庞大国土的守卫者,成为了世界最强截击机没有之一,也是第一款用上相控阵雷达的战斗机。

而先进米格31在俄罗斯空天军体系中的地位可是相当的高,不会比苏27系列战机的地位低,目前已经发展出各种型号,而且成为俄罗斯新武器的试验平台,匕首导弹、反卫星导弹,包括俄罗斯未来的“海燕”核动力巡航导弹,都是这款平台来试验!

所以说F22不是唯一能超音速巡航的战斗机,俄罗斯还有一款图160轰炸机,也一样能以2马赫左右速度巡航,而F22不是唯一!


狼烟火燎


超音速巡航,一般是指飞机发动机在不开加力燃烧器的情况下,保持1至1.5马赫以上速度持续30分钟以上飞行。

提高速度,一是减小阻力,二是增加推力。在增加推力上,协和客机和四代机均安装了大推力的航空发动机。由于客机可以装备大型发动机,且客机安装有大型油箱,因此技术上较好解决。但战斗机却完全不具备这个条件,战斗机要求安装体积小的发动机,且航油携带能力又远不如客机,却仍然要超音速巡航,这个设计和制造的难度就太大了,因此战斗机在四代机以前迟迟没有实现超音速巡航能力。而客机却做到了。

在减少阻力上,协和客机因为在设计时就强调为超音速飞行的民用客机,在外形设计上考虑的很单纯,因此协和客机机身非常光滑,细长,尖锐,机翼是大后掠角小展弦比三角翼。这些设计大大减少了空气阻力。而战斗机空气动力设计就要考虑很多因素了,隐身性能,武器挂载,有限空间的飞行员安置,救生设备,雷达电子设备,密闭油箱,抗损设计等等,因此只好在各项飞行性能上相互妥协,以求整体性能达到战斗机的性能要求,而不能单纯突出飞行速度。这样一来,战斗机在减少阻力方面,自然就不如客机做的那么容易了。

超音速巡航,可以使战斗机更快的抵达交战区,更快的脱离威胁区域,扩大战机拦截范围,减少战机的红外信号。因此具有重大的实战意义。我们热切的盼望着自己的涡扇15发动机能尽快装备部队!


飞扬列兵


别说普通老百姓了,就是一些所谓的军事专家张召忠之流,也搞不清楚super sonic cruise超音速巡航和超级巡航super cruise的区别!超音速巡航基本是二代机理念,气动外型恨不得像铅笔,机翼厚度恨不得切土豆,总之一切为了超音速减阻设计,为啥?因为发动机不灵啊!推重比太低,只能在音障前打开加力,突破音障后,在激波锥内阻力会大幅下降,然后关闭加力,保持超音速飞行。所以这类飞机要么窄窄的翼展,大后掠角机翼,长长的机鼻,使整个飞机躲在激波锥内。能够进行超音速巡航的飞机多了,协和科技,xb70女武神轰炸机,mig25/31截击机,黑鸟侦察机,歼8ii等等。

而super cruise 超级巡航,是美国当时搞四代机4s标准的要求,即不开加力突破音障,并保持1.5马赫的超音速巡航能力30分钟以上,同时超音速状态连续拉出3G过载,速度不掉落音速以下,最大拉出5-6G过载机动,飞机不会解体。目前世界上也只有f22才可以做出如此变态的机动!这和老的只能飞直线的超音速巡航完全差着十万八千里,不是一个概念。这就要求发动机在低涵道比的情况下不仅推力要大,气流喷射速度也要更快。而大名鼎鼎的f35发动机f135,虽然推力大,推重比也大,但是涵道比高,机体跨音速阻力优化不是他的追求,所以目前不能超巡。但是f135最新改型推力已经上升到22吨的变态能力,超巡也不难了


花菜扇脸


军用飞机主要追求亚音速的高机动和超音速的,尽可能宽的机动范围。在气动设计是亚音速的高机动,在发动机推力一定的情况下,升阻比越大机动性越好,超音速飞行时波阻力比是升阻比的平方。飞机设计师满足了升阻比,就很难满足高速飞行的波阻比。因此战斗机设计尤其是第三代战斗机,只能采取折中方案。因此第三代战斗机大多不能超音速巡航。主要是为了满足战术需要。

超音速客机则不同,它主要为了快速的将旅客送到目的地。对亚音速飞行时没有机动性要求,所以可以把飞机的升阻比做得很小以最佳波阻比设计为主,加上合理的选择,大推力发动机完全可以实现超音速巡航。

值得注意的是,60年代末世界上为了追求二代战机的亚音速机动性和超音速的速度。曾流行战斗机可变翼设计。亚音速时获得最大升阻比超音速时获得最小波阻比。事实证明,这个两全其美的方案并不合理。可变翼战斗机彻底退出了人类航空器设计的范围。

第二代超音速战略轰炸机大多也不也没有加力系统。可以实现长时间的超音速巡航。这类飞机的设计特点就是超音速飞行时波阻比低发动机推力大。因为是战略轰炸机,所以不考虑亚音速机动性。


树165323956


此巡航非彼巡航。你搞错概念了

协和号的巡航指的是民航客机的巡航阶段,这一阶段是除起降以外的平飞阶段。在这一阶段,协和号通过发动机开加力来超音速,因此叫它超音速巡航。



而战斗机的超音速巡航,指的是在不开加力的情况下进行超音速飞行的能力。这里的“巡航”其实是指可以长时间飞行。

那么协和为什么可以保持长时间开加力,而战斗机非要要求不开加力的超音速能力呢?原因就在于开加力是十分费油的,协和机体巨大可以不在乎,但是战斗机就不行,加力时间必须严格控制。这时候拥有不开加力就能超音速的能力就非常吃香了,因此它成为了第四代的战斗机的标志之一。


紫色破空间


我不太懂飞机,但是我可以简单说一下。

协和号的外形是专门根据超音速飞行需求优化了的,专业的讲就是波阻比较小如图

而其他的战斗机需要考虑的就不仅仅是超音速的问题了,还有一系列的作战性能,所以在设计上总要有所妥协。

其实还有一个原因是协和号比较大……

emmm……其实也不是所有的战斗机都不能超音速巡航,你看米格25还有米格31其实都可以,但是这种只能算高速截击机。

PS:协和号解决不了这种条件下舒适性的问题,所以凉了。

PSS:波阻与飞机横截面的关系。横截面越大波阻越大。



萧水


主要原因是战斗机的性能要求多样,既有高速,也要低速,还要机动。而客机只要高速飞行就行。

这样战斗机和客机的设计大相径庭。客机主要是高速巡航,战斗机主要是高速时的机动性,高过载对机体强度要求极高。

民航客机的超音速飞行,主要是依靠减小气动阻力,飞机推重比并不大。战斗机的超音速飞行主要靠大推力发动机,提高飞机推重比。

民航客机的超音速飞行要节省燃料,战斗机的燃料消耗率高于民航客机。民航客机追求经济性。战斗机的经济性是第二位的。


天明遥遥山海关


协和号做不到超音速巡航,只是超音速飞行,超音速巡航就是,发动机不开加力,用最大军推达到超音速飞行。这个指标只有四代机能做到的,。


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