战斗机头部的空速管,为何有人说是个让人又爱又恨的部件?


所谓成也空速管,败也空速管,空速管作为飞机测量流体速度不可或缺的装置,能够为自动驾驶和飞行员调整飞机姿态提供可靠的数据参照。但是空速管本身的存在其实是一个突兀,对雷达识别和机身一体性都构成了干扰,并且飞机的一旦空速管出现故障,或者因为外界干扰而导致测定的参数出现偏差,那么就很可能会导致飞控系统失去对飞机的控制,如果飞行员没有及时正确地处理这种突发情况,最后的结果很容易导致飞机失事。这就是为什么有人说空速管是一个让人又爱又恨的部件的原因。


▲战斗机机头空速管

空速管,顾名思义,就是用来测定飞机飞行和空气流动速度的,空速管中最核心的装置为一个类似于人体耳膜的膜盒,由于空气是相对静止的,只有飞机飞行时才会造成空气的相对流动,飞机飞得越快,空气相对于飞机的流动速度就越大,因此测出气流的速度就能得出飞机的飞行速度。当气流从空速管中进入后,会冲击到膜盒中的金属片,金属片随之就会发生形变,通过连接在膜盒上的测量装置就能测算出金属形变程度,进而得出空气瞬间的压力,通过伯努利原理就能够换算出空气的流动速度和飞机的实时速度并显示在飞机仪表盘上。
▲空速管内部构造


由于飞机机身附近的空气会受到机体本身的干扰,因此测量数量不够准确,空速管通常都选择安装在机头或者机翼翼尖位置。由于空速管都为不可透波的金属材质,当机载雷达开始工作后,空速管虽然体积不大,但是仍旧会将部分雷达信号反射回去,这部分由于距离近、信号强,所以难以被计算机当做杂波过滤,因此空速管对高精度的对空对地搜索雷达探测精度和覆盖角度会造成一定影响。这种影响在民航机上并不明显,但是在追求分毫不差的军用战斗机上却非常明显。


目前主流的做法是在空速管上面包裹一层泡沫状吸波材料,以此减少对雷达信号的干扰,但是这也不能从根本上消除影响。四代机诞生后,超信息化的战场感知能力成为标配,机头和机翼的空速管设计都已经不能适应时代的发展,于是以F35和歼20等一大批新式战机纷纷开始采用机身侧部的伸出式L型空速管设计,利用多组布置共同采集数据加之计算机修正,以达到和常规布局空速管同样的效果。不过在高超音速武器诞生后,设置在机身外侧的T型空速管,又会对飞行器的超高速飞行造成阻力,并增加姿态不稳定因素,所以现在又发展出了机身内置的空速传感器装置,这是未来的发展方向。
▲F22机头侧部空速管

▲巴基斯坦枭龙战斗机也是采用L型侧部空速管

除了对军机的隐身和机动有所影响之外,空速管如果发生故障,那后果也是非常严重的。空速管测量的数据是进行飞机操控的基础,如果空速管在高空低温环境下发生结冰,或者被雨水堵塞,亦或是起飞前忘记摘掉空速管保护套,空速管都无法正常工作。得不到飞机参数,自动飞行模式就不可能进行,如果这时候没有人为干预,飞机就可能因为失速或者仰角过大而不断降高,最后的结果很可能是坠毁。


▲空速管都安装有加热装置,目的就是防止结冰

但是人工干预没有空速管测量的数据,也很难进行有效操作,所以一旦空速管失效,大概率会发生空难。2009年,法航一架编号F47的波空客A330就是因为空速管被冻住,飞机自动驾驶断开,驾驶员失去参数对照,对飞行进行了误操作,最后导致飞机坠入大西洋,机上228名乘客全部遇难!这真是成也空速管,败也空速管!


军武吐槽君


兔哥回答:空速管是所有飞机上都普遍存在的一个设备,空速管有一堆名称,什么皮托管、总压管等等,皮托管这个名称是因为它的发明人叫皮托。空速管测飞机空速是一个方面,它也是飞机气压高度表的一部分,同时也肩负着升降速度的测量,因此,空速管可是飞机上不可或缺的一个重要设备。

空速管结构并不复杂,由两个管组成,空速管的式样和它的名称一样的多,通常情况下是一个全压管和一个静压管组成,布局方式通常是里面的空心管为全压管,也叫总压管,外面的套管(有空隙)为静压管,全压管的头部开口,用来流入空气,静压管外面有排列的开孔,两个管最后都汇流到一个叫膜盒的设备里面。这个盒子是密封的,有一根管子与空速管相连。飞机飞行时空气从空速管的全压管流入,进入到膜盒里面,膜盒的材料是有弹性的,膜盒受到空气压力会膨胀,通过杠杆和齿轮等等组合部件可以将变形量测量出来并用指针显示出来,这是空速管测量飞机速度最简单的一个方式,也是最简单的一个原理,现在都采用更先进的方式了,不过原理相同。空速管的测速,高度,升降速度等数据都是利用空速管的全压与静压之差来获得数据,由大气计算机等设备解算出数据。





空速管通过空气气流压力差测空速,通过与精密电位计或同步解析器连接在一起,就可以提供出飞机桁架纵轴的空气流方向等电信号,测量飞机的高度和升降速度,因此它也是获得飞行所需其它数据重要的设备。空速管的安装都有一定的要求,飞机在空气中会产生气流扰动和湍流,因此它要安装在气流变化小的部位,而机头是最佳位置,空速管通常都是多个,只不过机头部位的比较大,也更实用,机翼尖部,垂尾等等部位都有安装的。空速管测量的是飞机空中速度,并不实际速度,空气不同高度的密度并不一样,因此,空速表一般都有两个指针,一个是实速,一个是空速,就是根据空气密度进行增减计算获得,这事不用飞行员动脑筋,计算机就搞定了。




空速管虽然解决了飞机的飞行需要但也有缺点,对飞机的结构重量以及气动布局不利,特别是机头部位的空速管对于雷达波束是有影响的,战斗机的头部雷达罩都是透波材料,而空速管则是金属材料,并且空速管的安装底座也是金属的,金属材料除了干扰雷达探测波束还是不透波材料,因此,对雷达信号是有影响作用的。机头部位的空速管看着挺小,其实不然,为了获得更准确的数据都做的尽量长,也会阻挡雷达探测波束的射出,其实空速管对雷达的影响一直都存在,只不过是能接受它的不足而已。



隐身战斗机的空速管会对隐身效果产生不利影响,不利于隐身。空速管同样也不利于飞机的场地调动,需要注意,特别是舰载机,空间狭小,需要格外小心。看来空速管并不是光有好处,也有让人讨厌的一面,为什么不取消呢?主要是空速管的使用技术非常成熟,还找不到替代品,另外机头即便不安装空速管也不能完全使用透波材料,这是因为战斗机需要安装导电金属条,飞机在空中飞行遇到雷雨天气很正常,需要有导电金属条,也需要释放静电,同样也会影响到雷达,因此为就没必要计较了。



而隐身飞机则不同,这些长长的空速管对隐身有严重影响,需要采取遮蔽措施,这也是嵌入式大气数据传感系统的使用,虽然采取嵌入式的设计,但原理也发生了改变,而且需要最少安装四个以上的这种先进设备才能满足需要,由于嵌入式的大气探测系统受气流扰动影响大,对计算机,探测系统的性能要求高,研制和布置难度也大,而且整个系统非常复杂,更重要的是价格,这是一个让人头疼的事,因此,除了隐身战斗机,其它的非隐身战斗机都舍不得用,也没有必要使用。



兔哥哨位


空速管,又称为总-静压管、总压管、皮托管,一根装在机头的细长管状装置。小孩子认为它是战斗机的刺刀,用来空中拼刺刀的,即使长大了的军迷也不愿意承认它只是一个测量风速的仪器。在军迷的潜意识里,空速管被认为是战斗机武力与力量的象征之一,以至于后来取消了长剑形空速管的现代战机,让军迷体会不到那种原始的力量美。

机务人员检查空速管里有无小虫子

空速管主要用来测量气流动压、静压和气流方向等参数,静压可以计算出飞机高度,气流动压可以计算出飞机速度大小,方向传感器(四片小翼)测得飞行姿态,还能测量飞机高度变化快慢。由此可见,空速管是必不可少的重要传感器。飞机在地面停放时,要及时用安全布套套住,防止昆虫钻进入。飞机降落后,它又是一个不可触碰的部件,因为为了防止空速管结冰,飞行时需要对空速管进行电炉丝加热,不小心抓住它,可能会烫焦一手的皮肤。

戴上套套的强5空速管

在早期的战机上,空速管又长又粗,如歼-6战机,空速管的长度几乎达到机身长度的三分之一。那是因为机头进气的战机,由于发动机的强大吸力,导致机头附近空气流速明显大于环境空气流速,所有只能把空速管做得又粗很长。歼-6滑行时,空速管会上下晃动,准备操刀升空,一股生死看淡,不服就干的霸气;飞机停放时,收起空速管,如此行持刀礼,显得相当威武刚猛,将六爷的气质衬托得霸气侧漏。

歼-6威武的空速管

遗憾的是,这么威猛的设备竟然“退化了”,由红缨枪变成了小扳手。在现代空战中,超视距打击越来越占居主导地位,雷达性能的精确性与稳定性起到至关重要的作用,机头前端的空速管会影响到机载雷达的“视野”,杵在机头前面的空速管已然成了累赘。空速管被毫不留情地移到了机头的侧后方,并由长剑状结构改为短小的“L”型结构。从此,空速管不再威武,还略显多余,影响了战机的颜值。

歼-20侧面的短小空速管(图片来自航空新视野)


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