772其实是777-200的简写,就像733、734、738、739分别是737之300、400、800、900的简写一样。777分为777-200和777-300,它们由细分为777-200ER\777-200LR,分别代表增程、增重等,都是777的改型。更详细的资料如下:
777-200
波音777-200(22张)
在开发777-200型之前,波音曾提出777-100,其机身比777-200型短,航程较远,载客量达250人,但因为运营成本与777-200型相若,且与767重复而未被量产。
777-200是属于A型市场,是777家族中第一个机型,在1990年发布,每边设有四道登机门,采用普惠PW4000、通用电气GE90或劳斯莱斯Trent 800发动机,推力超过74000磅力,最大起飞重量由505,000磅至545,000磅,最大航程达9695公里。
直至2009年9月,波音共交付了88架777-200,其中有86架仍在运营中。777-200的直接竞争对手是A330-300。[1] [3]
777-200ER
以色列航空的波音777-200ER
波音777-200ER(ER全称Extended Range,延程型,意思是“延伸航程型”),又名777-200IGW(Increased Gross Weight),属于B型市场,是200型的加大航程型,主要增加了油箱容量和把最大起飞重量提升至2975吨,航程增加至14,260公里。首架波音777-200ER于1997年1月17日取得适航证书,在1997年2月6日交付给英国航空。
首架交付的777-200ER是采用GE90-85B发动机,推力达84,000磅力。除此之外,航空公司可选用其它发动机如推力达94,000的GE90-94B、推力达90,000的PW4090和劳斯莱斯Trent 895。-200LR和-300ER不设Trent 800系列发动机。Trent 800系列占据着43%的B777发动机市场。
直至2009年9月,波音共获得431架777-200ER订单,已交付412架777-200ER,其中407架仍在运营中。B777-200ER的直接竞争对手是A340-300和计划中的A350-900。[4]
777-200LR
777-200LR
波音777-200LR(远程机型,LR全称Longer Range,意指长距离型)计划名称为777-100X,它的性能原本与波音747SP相似,改用推力更大和更先进的发动机,机身较短,因此省下的重量能改为装载燃料以增加航程,属于C型市场。基于载客量较少,但运营成本与777-200型差不多,人均运营成本相对较高,不受航空公司欢迎,被迫改回与777-200型相同的机身。777-200LR是波音公司于2006年正式推出双发超远程型,并命名为环球客机(Worldliner),搭载了额外加设的油箱后,最大起飞重量3475吨,航程可达到17,445公里。
波音777-200LR(Longer Range)在2006年投入服务时成为了世上航程最长的客机,因此波音把它命名为“Worldliner”,以突显其性能,虽然如此,但波音777-200LR仍受ETOPS限制。777-200LR航程达17,5014公里(9,450海里),能连续飞行18小时。与777-200LR同期开发的777-300ER同样采用通用电气GE90-110B1发动机,推力达110,000磅力,而777-300ER也能选用GE90-115B发动机。
在2006年11月10日,一架777-200LR由香港出发至伦敦,用了22小时42分钟飞行了21601公里,打破商用客机不停站飞行的世界记录。直至2009年9月,波音共获得56架777-200LR订单,已交付36架777-200LR,其中有35架仍在运营中。波音777-200LR的直接竞争对手是A340-500HGW和A350-900。
777-300
777-300
1995年6月发布的波音777-300属于B型市场,是波音777-200的延长版,机身延长了1013米,-300系列主要用来取代早期的波音747系列,最高载客量可达550人,维护成本比早期747系列节省40%。777-300型在三级舱布置下能载368人,航程达11,135公里(6,015海里),可选用推力为90,000磅力的PW4090、92,000磅力的Trent 892或GE90-92B、98,000磅力的PW-4098作为飞机发动机。
波音777-300于1995年6月在巴黎航空展首次露面,首架777-300型在1997年9月8日出厂,1997年10月16日首飞,1998年5月4日取得适航证书和180分钟ETOPS,5月21日交付给首个客户国泰航空。
中国国际航空等航空公司在长途国际航线上用777-300ER取代四引擎客机(如747-400)。直到2009年9月,波音共交付了60架777-300型客机,全数正在运营中。此飞机的直接竞争对手是A340-600。
777-300ER
777-300ER
较迟推出的777-300ER(Extended Range)也是属于B型市场,采用目前推力最高的GE90-115BL2发动机,机身每边设有5道登机门,其机身、机翼、尾翼、前起落架和发动机吊舱等部份都作出修改,增加了翼梢小翼和油箱容量,提高了最大起飞重量至775,000磅,航程达14,685公里(7,930海里)。航程增加了3,550公里原因不只是单纯地增加油箱容纳,还采用了更具燃油效益的发动机。
777-300ER计划是由法国航空提出开发的,但法国航空并不是第一家将300ER投入运营的航空公司。首架在2002年11月14日出厂,2003年2月24日首飞,2004年3月16日取得适航证书,4月29日交付给首个客户法国航空。日本航空为777-300ER的第二个客户,并率先投入运营。自波音开发777-300ER以来,经历6年时间才能够交付给首个客户。300ER的直接竞争对手是A340-600HGW和计划中的A350-1000。
而波音777-300ER则因为石油价格暴增,并挟带着长航程、高运量与长效ETOPS优势,使得部分航空公司在长程航线上开始舍弃原本耗油的四引擎机种A340和B747,如长荣航空(部分运交)和中华航空(已预订或预租)。
777F
波音777F
为了取代旧有的747-400F和已停产的MD-11F,于是便以航程较远的777-200LR为基础,开发出一款波音777全货机型号777F。波音777F货机是777的全货运型号,采用通用电气GE90-110B1L发动机,推力达110100磅力。2005年波音公司正式开发777货机,2005年5月23日推出,首个客户是在2005年落订的法荷航集团,首架预计在2008年第四季交付。以777-200LR为基础研制。777F主要是为了尽量增加载重,放弃了额外的机身燃料箱,满载情况下航程只有9,065公里。波音777F的负载可以达到1039公吨,载货空间636立方米。与能载112吨的747-400F差不多。
在2006年,联邦快递取消了其A380-800F的订单,改订能较快交付的777F,共订购了15架并另加15架选择权。首架777F在2008年5月21日于埃弗里特厂房出厂,于7月14日执行首飞。空中客车并没有类似机种与777F竞争,A330-200F的载货量比777F少,而开发中的A350-900F的载货量只有90吨。
2011年7月,波音共获得96架777F订单,已交付44架777F。
777-8、777-9(研发中)
为对抗未来空中客车A350-900/1000而开发,原称为“777X”,后来仿照波音787的命名改称为777-8及777-9。机身部分,作为777-300ER的后继机型,353座的777-8会比777-300ER短15米,达695米;而407座的777-9会比777-300ER更长,达765米。这也让777-9超过747-8的长度,成为世界上机身最长的民航机。
777-8属于C型市场,根据波音公司官方说法,其将能提供与竞争者(空中客车A350-1000)相同的航程,并多装载17吨的货物;或是将其额外负载换成更多的乘客,这将使777-8飞得比竞争者更远(最大航程为17,300公里)。而亦属于C型市场的777-9凭借著400座的载客量(外界因此昵称为"Mini Jumbo")、15,000公里的最大航程,波音公司称其为一款“自成一级("In a class all by itself")”的客机。
机翼折叠是不得已而为之,那套机构增重很多,同时对强度折损很大,为了补强,还要增重,飞机重量每减重1公斤都很困难,结构增重一公斤,负荷就减少一公斤,载油带弹都有影响,对于三代机翼身融合气动布局,机翼根部断开对气动外形破坏较大,阻力增加
F-22战斗机
研制国家:美国名称型号:F/A-22(LOCKHEED F-22)“猛禽”战斗机研制单位:美国洛克希德公司造 价:F/A-22单价12亿美元(不含研制成本)。现 状:在研。2005年12月将具备初始作战能力。将拥有72架飞机和6架备用机。
一、概述
F/A-22是美国空军研制的新一代战斗机,也是目前唯一面世的“第四代战斗机”,它将成为21世纪初的主战机种。它的任务包括:夺取制空权,向美军作战提供空中优势,在战区空域有效实施精确打击;防空火力压制和封锁、纵深遮断,近距空中支援。与第三代战斗机相比,F/A-22飞机最具里程碑意义的技术特性是:采用全隐身与气动综合布局、持续的超音速巡航能力、过失速机动、短距起降、先进的机载设备和火控系统与综合航空电子系统。
1、研发背景
1981年11月,美国空军正式提出了研制作为F-15后继机的新型制空战斗机的要求。1983年年9月美国空军与7家公司签订了概念研究合同,同时与普•惠公司和通用电气公司签订发动机的验证和鉴定合同。1985年9月,空军公布了正式的先进战术飞机的战、技术要求,同年11月空军要求在先进战术飞机的设计中要把隐身作为一项指标,也是专家们所指的目前唯一面世的“第四代战斗机”,它将成为下世纪初叶的主战机种。主要用途是压取战区制空权,因而也是F-15的后继型号。1990年9月原型机首飞,最初计划采购750架,经过两肖减最后确定的采购数量是438架。1997年9月EMD型飞机首飞,预计2002年开始交付生产型飞机,2004年形成初步作战能力,2013年交付第438架飞机。该计划原称ATF,始于1982年,ATF要求,也是首次要求将以下五个特点集在一架飞机上,即低可探测性(隐身性)、高度机动性和敏捷性、使用军用推力即可作超音速巡航(而不是只满足于以往老型号的短时间超音速冲刺)、有效载重不低于F—15和具有飞越包括第三世界战区在内的所有战区的足够远的航程。面对如此先进的设计要求,F—22采用一切已有的世界级航空顶尖技术是毫无疑问的。
2、研发历程
1986年10月31日洛克希德、波音和通用动力3家公司联合研制小组的YF-22中标,并按要求制造两架原型机。1990年9月29日,第1架YF-22首飞,10月26日进行了第1次空中加油。10月30日第2架原型机进行首次飞行。11月3日YF-22原型机进行了不使用加力的超音速飞行。随后于11月28日在加州的中国湖海军武器试验中心首次发射了未装弹药的“响尾蛇”导弹,12月20日在加州的太平洋导弹试验场发射未装弹药的AIM-120“阿姆拉姆”导弹。
1991年8月2日空军正式授予研究洛克希德公司一份955亿美元的工程发展合同,制造13架试验型飞机。1991年12月16日,空军确定了F-22战斗机的外形,并制造了风洞试验和测定雷达反射截面使用的模型;开始准备内部设计和飞机制造用的工具。
1992年6月4日,洛克希德公司完成了F-22的设计修改。同月,进行了F119型试验型发动机部件的关键性设计评审,完成了发动机详细设计阶段的工作,决定进行F119发动机的生产和组装。12月27日F119的第1台工程发展阶段的发动机开始进行试验。
1994年10月6日,洛克希德航空系统公司开始制造第1架F/A-22的部件。1995年6月,F-22的关键设计评审工作全面完成,至此F/A-22飞机机身的详细设计阶段的工作完成。
1997年3月6日,第1架F-22基本组装完毕,开始进行加注燃料和发动机试车。4月9日洛克希德•马丁航空系统公司首次公开了F-22战斗机,并正式公布了“猛禽”的绰号。1997年9月7日,该机在罗宾斯空军基地进行了58分钟的首次试飞。随后,该机于1998年春返回爱德华空军基地,交由空军试验。
2001年8月,F-22研制成功10年后,美国终于下定决心投入巨资批量生产F-22战斗机。洛克希德•马丁公司承接生产295架F-22的生产订单,如果价格成本令军方满意,五角大楼将会增加订数。
2002年1月,美国空军官员宣布F-22"猛禽"战斗机的首支作战联队将驻扎在弗吉尼亚州的兰利空军基地。首批F-22战斗机计划于2004年9月抵达兰利空军基地,2005年12月将具备初始作战能力。兰利基地成立三个F-22战斗机中队,共拥有72架飞机和6架备用机。
2002年5月31日,洛克希德•马丁公司在完成F-22静力试验之后,又成功地进行了F-22的疲劳试验。F-22机体要求使用寿命为20年或8000飞行小时。
2002年8月,美国空军宣布,将F-22更名为F/A-22,以更准确地体现F/A-22的使命,包括对地攻击能力,同时也是为了配合空军提出的FB-22轰炸机型的任务。
2002年11月,F/A-22已完成初始飞行试验,在试验中,F/A-22实现了以2倍音速飞行;飞行高度15240米以上,并完成了高过载机动飞行,如9g转弯。在3048米以上高度进行了亚音速飞行。
2003年7月,洛克希德•马丁公司将困扰多时的F/A-22软件问题予以解决。这标志着F/A-22项目又取得一次显著的进展。改进版本的软件安装在F/A-22上后,显著改善了座舱系统的可靠性。而在此之前,由于软件的问题,座舱系统每运行两小时就要关闭一次,现在则可以连续运行21小时以上。
2003年9月19日,一架F/A-22试验飞机在例行试飞时差点坠毁,据空军初步调查称,事故是因驾驶员没按原定程序进行飞行机动而致,并非飞机本身出现问题。
2004年3月,空军决定略微增加订购F/A-22的数量,主要的原因是该项目在削减成本方面取得了显著成效,并认为当前的项目估算支持采购277架F/A-22,而此前美空军确定的采购目标是276架。2004年4月29日,美国空军宣称F/A-22进入初始作战试验与鉴定阶段,这为扩大“猛禽”战斗机的采购扫清了障碍。
2004年6月,美国空军宣布授予洛克希德•马丁公司一项价值492亿美元的固定价格确认合同,用于购买制造24架F/A-22所需的先进器材和相关设备,这标志着第五批“猛禽”战斗机即将投入低速初始生产。
2004年9月,洛克希德•马丁公司对F/A-22的生产速度作了进一步的调整,加快了战斗机的生产步伐。该公司的目标是2004年生产19架战斗机,并计划在大批量生产阶段每年生产24架F/A-22战斗机。2004年12月21日,一架美军F/A-22“猛禽”战斗机坠在美国内华达州南部的内利斯空军基地坠毁。
虽然美国防部还未正式宣布,但据消息灵通人士透露,国防部已经批准洛克希德·马丁公司研制的F/A-22战斗机进入全速生产。F/A-22单价12亿美元(不含研制成本)。5月12日,首架作战型F/A-22已交付给位于弗吉尼亚州兰利空军基地的第1战斗机联队第27战斗机中队。
二、性能指标:
F—22尺寸:翼展1356米;机身1892米;机高500米;机翼面积7880米。重量:额定起飞重量27216公斤。动力装置:两台普惠公司的F119-PW-100带加力的涡轮风扇发动机(2×13,900公斤力)。飞行特性:最高飞行速度1950公里/小时;近地最高飞行速度1480公里/小时;实际最大飞机高度18,000米;作战半径1,300~1,500公里;最大使用过载90。
F/A-22的起落架
F/A-22舱盖
三、结构特点
在平面内为带高位梯形机翼的带尾翼的综合气动力系统,包括彼此隔开很宽和带方向舵并朝外倾斜的垂直尾翼,并且水平安定面直接靠近机翼布置。按照技术标准(小反射外形、用吸收无线电波的材料、用无线电电子对抗器材和小辐射的机载无线电电子设备装备战斗机,其设计最小有交错射面为01平方米左右。F/A-22是美国战斗机中使用钛合金与复合材料最多的机型。其中钛-64合金约36%、热定型复合材料约24%、铝合金约16%、钢约6%、钛-52222合金约3%、热塑复合材料约1%、其它约15%。F-22机身蒙皮全都是高强度、耐高温的BMI复合材料。新研究开发的高强度钴-62222合金,初问世就用在F—22上。主起落架使用钢材。武器舱门与起落架舱门使用热塑复合材料。两侧翼下菱形截面发动机进气道为不可调节的进气道,为敷设发动机压气机冷壁进气道呈S形通道。发动机二维喷管,有固定的侧壁和调节喷管横截面积及按俯仰±20°角偏转推力矢量而设计的可动上调节板和下调节板
F/A-22的F119-PW-100 发动机
F119-PW-100 发动机在场内例试
四、电子系统和武器装备
1、电子系统
航空电子:F/A-22配备综合航空电子系统。综合航空电子系统是第四代战斗机的主要特点之一,它通过数据总线进行信息传送,采用模块化结构实现结构的简化和资源共享,通过传感器数据融合获取更丰富、准确、质量更高的目标信息,所有作战信息通过平面显示器和多功能显示器显示,为飞行员提供关键的飞行及作战信息,明显降低飞行员的工作负担,通过机内自检和系统重构,使系统具有容错能力,提高了系统的可靠性和可维修性。高性能的综合航空电子系统使F/A-22具有良好的识别、选择、瞄准、快攻和帮助飞行员决策的能力。航空电子共分以下几部分:通用合成处理器、ADA软件、高级数据合成座舱显示器;合成电子战系统、合成通信、导航和识别系统、光纤数据传输系统;AN/APG-77主动相控阵多功能火力控制雷达。
通用合成处理器:通用合成处理器由休斯公司制造,负责将雷达、电子战和识别传感器数据、通信、导航、武器和系统状况等数据合成到一起,并通过多功能显示器向飞行员显示。每架F/A-22有两台通用合成处理器,每台处理器中有66个模块化插槽。F-22的所有信号和数据处理需求可仅由7类处理器完成,这些处理器都是通过一个容错网络连接在一起。目前,第1通用合成处理器中66个插槽中有19个、第2通用合成处理器中有22个未被使用,以供未来升级使用。F/A-22通用合成处理器的主任务电脑每秒能发出105亿条指令、其内存为300兆。
Ada软件:Ada软件有4种版本:版本0是首次试飞阶段使用的版本。只有基本功能,有272万行源语言代码;版本1是工程发展型4号机试飞时使用的版本,有866万行源语言代码;版本2将是1999年底扩充雷达功能后的版本,有1024万行源语言代码;版本3是首批批产型使用的版本,有1556万行源语言代码。
这些软件负责通讯、导航、识别处理功能,雷达处理功能,电子战处理功能,任务处理功能,惯性基准处理功能,外挂物管理处理功能,控制和显示处理功能,核心处理功能,飞行器管理功能,通用分系统功能。
座舱显示器:平视显示器,显示战术信息和飞行仪表信息。战术信息显示武器和目标状态、射击标记、武器包线和探测器标记。总视场为20°×30°,由英国GEC-马可尼航空电子公司研制。
综合控制板,装在平视显示器的驾驶员显示装置的组合玻璃下方,其上的键盘和行显示器用于输入数据和系统控制。上前方显示器,是通讯、导航、识别系统的显示器。显示系统状态、综合提示、注意、告警信息。上前方显示器,是备用飞行仪表,显示关键的飞行信息:姿态、空速、高度、航向和燃油。两个上前方显示器的功用可以互换。 辅助多功能显示器,是防御电子系统显示器。显示空中和地面威胁的平面视图及其探测器的作用距离,使驾驶员能对威胁作出反应和回避。辅助多功能显示器,是攻击显示器。显示空中威胁的平面视图并标出其相应的高度、射击清单、目标航迹、导弹发射包线、武器控制标记和导弹射出标记。辅助多功能显示器,是外挂物管理系统显示器。显示有关发动机、武器和投放外挂物的信息。主多功能显示器,是战术信息显示器。显示战术态势的平面图,包括窜航迹、地面上的阵地和F-22探测器的搜索范围。目标符号的形状和颜色表示威胁的属性、目标航迹特性和射击的优先次序。
电子战系统:电子战系统是探测、电子和处理设备的集合,它能探测和确定来自其它飞机的信号,并且控制F/A-22的箔片和曳光弹等干扰设备。电子战系统还包括雷达预警接收机和洛克希德·马丁公司生产的“檀木”导弹发射探测器,为飞机提供全方位保护。
通信、导航和识别系统:F/A-22通信、导航和识别系统负责履行通信、导航和识别功能,它使用通用合成处理器进行信号和数据处理。
飞行中数据链:飞行中数据链可使所有F/A-22在飞行中自动共享目标和系统数据,而不需无线电呼叫。在飞行中数据链的帮助下,飞行员能更自主飞行。长机可以通过数据链告诉僚机其油料、武器状态,以及敌机状况。只要一按按钮,就能自动地按优先顺序排列打击目标,并且建立打击清单。长机和僚机的导弹飞行状态都能在座舱显示器上监控。根据这些能力,基于视觉识别和编队机动等传统的战术可能会完全得到改变。数据链同样允许另外的F/A-22加入网络进多机协调攻击。
AN/AGP-67雷达系统:AN/AGP-67主动电子扫描阵列雷达。由诺斯罗普•格鲁曼与雷声公司合作研制。天线与机身完全合成到一起,提高了频率的捷变、降低雷达的横截面积、增加了带宽,从而更好支持F/A-22的空中主宰任务。雷达对F/A-22的合成航空电子和传感器的能力至关重要,它在敌雷达发现飞机前就能向飞行员提供多个敌目标的详细信息。
APG-77雷达
APG-77雷达扫描跟踪示意图
APG-77雷达系统:最大特点是合成了捷变光束控制,它允许一部雷达同时履行搜索、跟踪和目标瞄准任务。捷变光束控制同样使雷达搜索其它空域,而同进可能继续跟踪优先打击的目标。另外,雷达的低截获率能力使F/A-22在瞄准装备有雷达警报接收机和电子干扰设备的敌机时,而敌机还不知道其已被瞄准。
APG-77雷达的主要特性:工作频率:8至12GHz;扫描范围:电子扫描,±方位90°;真实波束地形测绘:148公里;多普勒波束锐化:185公里、37公里或74公里;活动目标指示:74公里;边测距边搜索:296公里(迎头);边速度搜索边测距 296公里(迎头)。平均故障间隔时间450小时(预测值)。
2、武器装备
F/A-22除执行空中优势任务外,也能使用联合直接攻击弹药等精确制导武器进行精确对地攻击。由于隐身和超音速巡航的需要,F/A-22的基本武器装备安置在机内。不过它也有用于挂副油箱和导弹的4个翼下挂点,用于在非隐身状态挂载副油箱和武器。
(一)机炮
F/A-22战斗机原计划装备1门新研制的先进技术机炮,但在该型机炮实用前,目前装备的是1门改进的M61A2机炮。机炮安装在飞机右进气口上方的炮舱内。射击时,炮舱的前部舱门必须向后打开,以便射击和排除废气。炮舱内除安装M61A2机炮外,还安装有洛克希德•马丁公司研制的无壳弹药线性供弹系统,并备有480发炮弹。
武器舱内的6枚空空导弹
(二)空对空导弹和空对地武器
F/A-22战斗机的空空武器有AIM-9“响尾蛇”短程和AIM-120“阿姆拉姆”中程导弹。每加装1枚AIM-120导弹,武器系统将增重205公斤,其中导弹重160公斤,发射装置重45公斤。由于武器挂在机身武器舱内,飞行阻力和雷达反射面积并不增大。空对地武器主要是454公斤的GBU-32联合直接攻击弹药。也可以挂载由MK84或BLU-109/B的改装的联合直接攻击弹药。为改善F/A-22的主武器舱中携带未来弹药的能力,美国空军进行了武器的优化研究。所考虑的方案包括:两枚精度在3米以内的改进型联合直接攻击弹药;两枚由洛克希德•马丁公司研制的风力修正弹药布撒器;8枚115公斤的小口径精确弹药;或者24枚激光/雷达复合制导自主式子弹药。
打开主武器舱的F/A-22战斗机
(三)武器舱和武器悬挂装置
机身武器舱。F/A-22战斗机前部机身下有1个主武器舱,在机身两侧各有1个副武器舱,因此,除了炮舱外,F/A-22机身内部共有3个武器舱,保证所有的武器都能安装在飞机内部。
武器挂架和导弹发射器。F/A-22安装了由EDO公司研制的LAU-142/A“阿姆拉姆”导弹垂直弹射发射器,主武器舱内共安装了6具这样的发射架。这种转向弹射器可以减小武器舱体积,从而节省重量,并能在所有飞行条件下发射导弹。弹射器使用气动液压装置在1秒内发射导弹。另外,洛克希德•马丁公司战术飞机系统部在F-16飞机的翼尖发射轨的基础上,为F/A-22飞机研制了LAU-141A挂架式发射器发射AIM-9导弹。这种发射器能迅速地伸缩,但不能弹射导弹,而是从侧武器舱的前端射出“响尾蛇”导弹。从而增大了导弹红外导引头的视场。这种发射器也适应F/A-22的较新的AIM-9X导弹要求。
外部挂架。F/A-22有4个翼下挂点,每个挂点能挂载2270公斤重量。翼下挂点在不挂武器时能挂载4个2270升副油箱,也可在挂2个副油箱时携带4枚导弹
武器悬挂装置示意图
五、作战使用
(一)作战任务
根据设计,F/A-22战斗机将要承担的三类任务:一是对付苏-30等空优战斗机;二是对付现代的地空导弹,打击时间敏感目标;三是参与巡航导弹防御。由于F/A-22具有超声速巡航能力,在对巡航导弹实施第一次攻击不中之后,可以发起第二次攻击。
(二)作战范围
可能随时从驻地快速转场至世界的各地区执行作战任务。并依靠隐形性能突击敌防护严密的纵深或核心目标。但是为了避免潜在对手可能动用精确制导武器对美国空军基地的打击,“猛禽”一般不会部署在一线机场,这决定了其将采取远程奔袭的战术,从后方基地到战区袭击后返回。
(三)兵力使用
在美国空军全球打击的战略行动中,将首先利用F/A-22的隐身优势,压制敌地面防空系统,然后用B-2A隐身轰炸机进行突防轰炸,打击敌防空和指挥系统,摧毁其防御体系,为隐身和非隐身作战飞机向战区部署,并实施大规模的空中突击行动创造条件,保持战区的空中优势,为后续联合打击部队开辟通道。按照美国空军的战略,执行全球打击特遣任务将由48架F/A-22战斗机(两个中队)和12架B-2轰炸机组成。另外,在美国本土防御中,美空军将出动E-10飞机和F/A-22协同行动,实施巡航导弹防御。
(四)武器使用
F/A-22可以携带“阿姆拉姆”中距空对空导弹、“响尾蛇”近程空对空导弹、联合直接攻击弹药和小口径炸弹,根据不同的作战任务,F/A-22携带不同的弹药:F/A-22以内挂方式携带两枚450公斤联合直接攻击弹药,在主武器舱内侧与2枚AIM-120并排悬挂。在作战中典型的武器配备方案如下:
隐形作战状态:20毫米M61A2机炮(480发)+4枚AIM-120A“阿姆拉姆”导弹(挂主武器舱内)+2枚AIM-9M“响尾蛇”导弹(挂在侧武器舱内);空空作战:20毫米M61A2机炮(480发)+6枚AIM-120C“阿姆拉姆”导弹(挂在主武器舱内)+2枚AIM-9M“响尾蛇”空对空导弹(挂在侧武器舱内);对地攻击20毫米M61A2机炮(480发)+2枚AIM-120C“阿姆拉姆”导弹(挂在主武器舱内)+2枚GBU-32联合直接攻击弹药(与AIM-120并排挂在主武器舱内)+2枚AIM-9M“响尾蛇”空对空导弹(挂在侧武器舱内);
非隐形作战状态:转场时,最多可在机翼下挂4个副油箱和8枚AIM-120“阿姆拉姆”导弹;空对地攻击时,20毫米M61A2机炮(480发)+2颗GBU-32联合直接攻击弹药(挂在主武器舱内)+2枚AIM-9M“响尾蛇”空对空导弹(挂在侧武器舱内)+机翼下挂载空对地武器。
歼10战斗机
20世纪七八十年代以来,中国相继研发出歼-7、歼-8等战机,走出自行研发第一步,缩短了与先进国家间的技术差距。但应世界局势和国家发展的需要,现役战机不能完全满足要求,必须发展一种看齐世界先进水平的战机。在将航空工业列入国家863高科技发展计划背景下,中国航空工业挑起重担,研发新机,这就是外界议论颇多的歼-10新型战机。
西方按其划分战机的方法,将歼-10划分为典型的第三代战机,认为它将是中国第一种
装备部队的国产第三代战机、第一种真正兼有空优/对地双重作战能力的国产战机,预计2010年以前投入现役。
当今世界,空军战机配置先进合理的国家,均采用高低搭配的方式,如法国的“阵风”和“幻影”、瑞典的“雷”和“鹰狮”、俄罗斯的苏-27和米格-29等。其中美国F-15加F-16的高低配置方案,也为中国所接受,歼-10就扮演了低的角色,当然也或多或少地瞄准了F-16的设计。在设计研制过程中,需要解决数字线传三轴静不安定控制、翼身融合、大推力涡扇发动机这三个第三代战机的主要技术特征,工作艰巨。外界传闻比较集中的说法认为,这时中国从国外得到一些较重要的援助,以色列向中国提供了改进自F-16A的“幼狮”轻型战机的样机和技术资料,歼-10正是以色列战机“幼狮”的中国翻版。
气动先进,性能优异
外界根据资料和设想图判断推测,歼-10是一种单发单垂尾10吨级轻型空中优势多用途战机,采用国际上新一代战机流行的机腹进气、双三角中单翼加三角前翼的近耦合鸭式气动布局,其优点是既能发挥三角翼飞机高空高速的优势,又通过前翼增加升力,保证中低空亚音速格斗的机动性并大幅缩短起降距离。这些推测反映了歼-10的作战任务与“幼狮”有所不同:“幼狮”采用下单翼和固定式进气道,以战场遮断为主,夺取制空权为辅;而歼-10则是中单翼,带中心激波锥的二元可调进气道,强调低空空战格斗性能和高空高速的机动性,并兼有对地攻击性能。而且因为进气口前移,进气道略带S形(涡轮叶片不至于一览无遗,可以降低发动机的雷达反射回波),翼身融合体更加饱满,所以歼-10的隐身性能和内部油箱容量也更佳。推测认为,歼-10前起落架为双轮,考虑了粗暴着陆的需求。主起落架在机身下方,让出了宝贵的机翼下方空间,便于携带更多外挂武器,预计外挂点可达到11个。
歼-10性能参数估计为:机长1457米,翼展878米,机高:53米,后掠角50-52度,翼面积40平方米,垂尾面积84平方米,推力122千牛顿,高空的最大速度:20马赫,低空最大速度:12马赫(1473公里/小时),最大升限18000米,作战半径1100公里,最大航程2500公里,最大起飞重量19277公斤,载弹量7000公斤,推重比大于11。外挂11个(机身下5个,每侧翼下3个),外挂副油箱最大4100升(1500×2、1100×1)这些数据表明,歼-10除维持正常平飞外,还有足够的推力来满足执行各种机动动作的需要,使水平加速、爬升、盘旋等性能均有较大提升,甚至可以在空中格斗状态下毫不费力地垂直向上爬升。
内功深厚,蓄势待发
歼-10极有可能同其他第四代战机一样,采用四重数位化线传飞控系统。使用四重系统而非三重系统的好处是可以允许战机在执行任务时出现两次故障。如果出现第二次故障,对于三重系统来说,将会出现好坏各一的局面,万一好的系统要向左转,坏的系统要向右飞,飞机将无所适从。但若是四重数位化线传飞控系统,好坏系统的比例仍是2比1,按照少数服从多数的原则,飞机仍可正常飞行。歼-10的多个独立翼面,若皆由四重数位化线传飞控系统控制,那么当这些控制面协调动作完成机身转向时,可以让飞机在没有俯仰、倾斜的状态下上下左右转换方向。
由于需控制的翼面较多,已不可能再用人力和机械传动系统来控制,歼-10也可能相应地采用先进的四余度电传控制,通过传感器感受手对操纵杆的压力,转为电信号送往控制电脑,由电脑根据飞机实时情况计算出最佳控制量,并把控制信号送往舵面操纵系统,再调整飞机姿态。这样既减轻了飞行员的负担,又充分发挥鸭式飞机机动性,也保证了控制系统的冗余度和生存能力。
雷达方面,预计将采用国产脉冲多普勒JL-10雷达,搜索距离100千米~130千米,攻击距离80千米~90千米,可同时跟踪6个目标,并选定4个加以锁定摧毁;远期将采用国产相控阵雷达或俄罗斯“甲虫”、“珍珠”雷达。据悉,歼-10采用了俄制AL-31F涡扇喷气发动机,最大加力推力为12260千牛,自身推重比在8左右,其优越表现在国际上颇有口碑,可说是中国军机使用过的最好的发动机,这为歼-10的机动性超越同类机型提供了有力保证。中国可能还将从俄罗斯引进AL-37推力矢量控制发动机,进一步加强歼-10的实力。
火控系统与武器方面,机炮可能是国产6管23mm加特林炮或23-3双管机炮;空空武器包括霹雳-8、霹雳-11等导弹;公开展览上频频露面的离轴发射角达120度的瞄准头盔,也应该会加以应用;中国机载光电探测吊舱已基本成熟,因此歼-10在不久的将来,可使用包括激光导引炸弹在内的多种精确制导武器,如R-73、R-77等俄制空空导弹及C-801、Kh-41反舰导弹等。歼-10如若顺利研制成功,将成为中国空军和海军航空兵进入21世纪的主要装备,也将成为中国航空工业的里程碑。歼-10应当有着较歼-7、歼-8优良的作战性能,可以和歼-8Ⅱ、FC-1、苏-27SMK、苏-30及防空导弹系统高低搭配,构成大密度、大纵深、高中低空互为重叠的立体防空网,满足21世纪空战要求,为国防做出重大贡献。
L15教练机采用由2台小推力加力式涡轮风扇发动机组成的双发动机设计,这是为了满足对第三代战斗机的训练要求,而且将L15可以进行单发停车训练科目作为其相对单发动机同规格教练机的技术优势来强调。
双发动机设计确实在很大程度上可以提高教练机的安全性和训练范围,而且动力性能也比推力相同的单发动机更好,但是在发动机的总推力相同的情况下,采用2台发动机的飞机将会比单台发动机增加10%~15%的结构重量和相当大的阻力影响,结构重量和阻力的增加对于飞机来说也是个很大的问题,所以不能仅仅认为几个简单的因素就可以确定飞机的整体设计条件。
L15采用双发动机设计除了研制单位长期设计和生产双发动机超音速飞机的惯性思维之外,还存在考虑到飞机整体规格和未来改进潜力的因素。采用双发动机所加宽的后机身会增加阻力,但是总推力相同的双发动机的发动机舱长度要比单发动机短,这样不但动力系统所需要占用的飞机长度较小,而且也可以通过降低对配平的要求而缩短机身的总长度,飞机机体长度的减少可以在一定程度上降低飞机的结构重量,部分补偿双发动机增重的影响。
L15教练机采用双发动机的设计可以回避一定的技术风险和降低技术难度,因为在设计L15的时候国内还没有可以与之配套的中等推力的动力系统,国内生产的“涡喷”-13系列发动机根本无法满足L15的技术要求,所以能够用来选择的动力系统只有俄罗斯的RD33与欧洲的RB199这2种加力式涡轮风扇发动机。
与单发动机设计的竞争风险相比,反到是国际上采用双发动机的新型教练机中普遍缺乏L15教练机所具备的超音速飞行能力,而采用双发动机的T-38、“美洲虎”和日本T-2这类教练机设计得过早,在整体技术水平上完全无法与L15教练机相比。
L15教练机是目前新发展的同类型专用教练机中唯一采用双发动机的超音速教练机,L15教练机采用双发动机设计不但可以在市场上回避不必要的竞争风险,而且依靠双发动机设计所带来的高安全性和较大的发展潜力也是FC-1和“教练”-9这类飞机所无法获得的,双发动机设计是L15教练机能够在面对国内、外激烈的市场竞争环境,得以回避风险以获得一定技术优势的重要措施,而不仅仅是要模拟单发停车等技术细节的要求。
航空发动机是所有动力装置中技术含量最高、制造难度最大的。二次大战末期诞生的喷气式发动机将人类航空事业推进了超音速时代。通俗一点讲,喷气式发动机就是一个两端开口的圆筒,通过圆筒中压气机、燃烧室、涡轮的工作,将前端吸入的空气压缩、燃烧,推动涡轮驱动压气机工作,最后高温、高速的燃气从后端喷射出去,产生向前的推力。要让流动的空气经过几米长、直径不到2米的发动机产生几千公斤甚至上万公斤的推力,不是一件简单的事情。
喷气式发动机的工作特点是高温、高压、高转速、高负荷。发动机燃气温度越高,发动机推力越大;通过发动机的空气流量越大,发动机推力也越大。在喷气式发动机中,最关键的压气机、燃烧室、涡轮组成发动机的核心机。涡轮驱动压气机以每秒上千转高速旋转,进入发动机的空气在压气机中逐级增压,多级压气机的增压比可达25以上。在涡扇发动机中往往采用双转子压气机,由高压涡轮和低压涡轮分别以最佳的转速驱动高压压气机和风扇,以达到更高的增压比和工作效率。
增压后的空气进入发动机燃烧室,与燃油混合、燃烧。要保持燃油火焰在以每秒100多米高速流动的高压气流中稳定燃烧,就好像要在狂风中保证手中火炬不灭一样困难;同时要保护燃烧室火焰筒壁不被高温燃气烧蚀,光靠选择耐高温材料和耐热涂层还不够,还要通过燃烧室结构设计,采取冷却手段,降低燃烧室筒壁温度,保证燃烧室正常工作。
从燃烧室出来的高温、高压燃气流驱动涡轮叶片以每分钟数千转甚至上万转的转速运转,通常涡轮前温度要超过涡轮叶片材料的熔点。要让涡轮叶片在这种极端苛刻的工作状态下保持足够的强度正常运转,除了选择新型耐高温材料、采用定向结晶精密铸造工艺外,还要通过精细设计制造出多通道空心涡轮叶片,利用气膜冷却降低叶片表面温度,以便发动机上千片叶片在极端苛刻的工作环境下满足发动机工作的需要。
航空发动机综合了多学科和多种专业的技术成果:喷气式发动机上大量使用高强度材料和耐高温合金,零部件精度要求达到微米级,叶片型面复杂,燃烧系统和加力系统薄壁焊接零件多,大量使用定向凝固、粉末冶金、复杂空心叶片精铸、复杂陶瓷型芯制造、钛合金锻造、微孔加工、涂层与特种焊接等先进制造技术。
航空发动机设计中有些地方是常人难以想像的。比如发动机减重,设计的时候就要把材料用得恰到好处还不出问题,几乎达到毫克必争的地步;因为通常发动机增加1公斤重量,飞机就要增重5公斤。比如发动机冷却设计,要让所用的材料在比熔点温度还要高的环境里正常使用,就要采取许多综合的技术措施。对一般人来说,18年确实太长了;可是对发动机设计、制造人员来说,要完成如此精细的设计、制造,大家在漫长的18年里总是恨不得把一天当作两天用。
正常的发动机研制程序应该是通过预研建立技术储备,开发出先进的核心机,然后根据市场需要派生出涡喷、涡扇等多种型号发动机,或是发展燃气轮机用于陆用、船用等多种型号,一机多用,系列发展。压气机、燃烧室、涡轮等核心部件以及加力燃烧室、燃油系统、附件传动系统、控制系统都经过验证是先进的、可靠的。这样到型号发展阶段,设计师才能在成熟、可靠的技术基础上进入整机研制,减少研制中的风险,避免遇到颠覆性的问题。
新中国航空发动机事业是从修理起步的,曾经长期处于仿制阶段,缺少对发动机研制规律的认识,预研起步较晚,缺乏经过验证的可靠的技术储备,因此在型号研制中经常是遇到问题再攻关,这样做不仅增大了研制风险,往往还因为拖长了研制时间、事倍功半,甚至失去发展时机,无果而终。
飞机结构一般由五个主要部分组成:机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置 (主要介绍机翼和机身)。
机翼
薄蒙皮梁式
主要的构造特点是蒙皮很薄,常用轻质铝合金制作,纵向翼梁很强(有单梁、双梁或多梁等布置).纵向长桁较少且弱,梁缘条的剖面与长桁相比要大得多,当布置有一根纵梁时同时还要布置有一根以上的纵墙。该型式的机翼通常不作为一个整体,而是分成左、右两个机翼,用几个梁、墙根部传集中载荷的对接接头与机身连接。薄蒙皮梁式翼面结构常用于早期的低速飞机或现代农用飞机、运动飞机中,这些飞机的翼面结构高度较大,梁作为惟一传递总体弯矩的构件,在截面高度较大处布置较强的梁。
多梁单块式
从构造上看,蒙皮较厚,与长桁、翼梁缘条组成可受轴力的壁板承受总体弯矩;纵向长桁布置较密,长桁截面积与梁的横截面比较接近或略小;梁或墙与壁板形成封闭的盒段,增强了翼面结构的抗扭刚度,为充分发挥多梁单块式机翼的受力特性,左、右机翼最好连成整体贯穿机身。有时为使用、维修的方便,可在展向布置有设计分离面,分离面处采用沿翼盒周缘分散连接的形式将全机翼连成一体,然后整个机翼另通过几个接头与机身相连。
多墙厚蒙皮式(有时称多梁厚蒙皮式,以下统简称为多墙式)
这类机翼布置了较多的纵墙(一般多于5个);蒙皮厚(可从几毫米到十几毫米);无长桁;有少肋、多肋两种。但结合受集中力的需要,至少每侧机翼上要布置3—5个加强翼肋。当左、右机翼连成整体时,与机身的连接与多梁单块式类似。但有的与薄蒙皮梁式类似,分成左右机翼,在机身侧边与之相连,此时往往由多墙式过渡到多梁式,用少于墙数量的几个梁的根部集中对接接头在根部与机身相连。
蒙皮
蒙皮的直接功用是形成流线形的机翼外表面。为了使机翼的阻力尽量小,蒙皮应力求光滑,减小它在飞行中的凹、凸变形。从受力看,气动载荷直接作用在蒙皮上,因此蒙皮受有垂直于其表面的局部气动载荷。此外蒙皮还参与机翼的总体受力-它和翼梁或翼墙的腹板组合在一起,形成封闭的盒式薄壁结构承受机翼的扭矩;当蒙皮较厚时,它与长桁一起组成壁板,承受机翼弯矩引起的轴力。壁板有组合式或整体式。某些结构型式(如多腹板式机翼)的蒙皮很厚,可从几mm到十几mm,常做成整体壁板形式,此时蒙皮将成为最主要的,甚至是惟一的承受弯矩的受力元件。
长桁
长桁(也称桁条)是与蒙皮和翼肋相连的构件。长桁上作用有气动载荷。在现代机翼中它一般都参与机翼的总体受力—承受机翼弯矩引起的部分轴向力,是纵向骨架中的重要受力构件之一。除上述承力作用外,长桁和翼肋一起对蒙皮起一定的支持作用。
翼肋
普通翼肋构造上的功用是维持机翼剖面所需的形状。一般它与蒙皮、长桁相连,机翼受气动载荷时,它以自身平面内的刚度向蒙皮、长桁提供垂直方向的支持。同时翼肋又沿周边支持在蒙皮和梁(或墙)的腹板上,在翼肋受载时,由蒙皮、腹板向翼肋提供各自平面内的支承剪流。
加强翼肋虽也有上述作用,但其主要是用于承受并传递自身平面内的较大的集中载荷或由于结构不连续(如大开口处)引起的附加载荷。
翼梁
翼梁由梁的腹板和缘条(或称凸缘)组成(图311)。翼梁是单纯的受力件,主要承受剪力Q和弯矩M。在有的结构型式中,它是机翼主要的纵向受力件,承受机翼的全部或大部分弯矩。翼梁大多在根部与机身固接。
纵墙
纵墙(包括腹板)的缘条比梁缘条弱得多,一般与长桁相近,纵墙与机身的连接为铰接,腹板即没有缘条。墙和腹板一般都不能承受弯矩,但与蒙皮组e799bee5baa6e79fa5e98193e78988e69d8331333365633839成封闭盒段以承受机翼的扭矩,后墙则还有封闭机翼内部容积的作用。
机身
机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备;还可将飞机的其它部件如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。
桁梁式
桁梁式机身结构特点是有几根(如四根)桁梁,桁梁的截面面积很大。在这类机身结构上长桁的数量较少而且较弱,甚至长桁可以不连续。蒙皮较薄。这种结构的机身,由弯曲引起的轴向力主要由桁梁承受,蒙皮和长桁只承受很小部分的轴力。剪力则全部由蒙皮承受。
桁条式
这种型式机身的特点是长桁较密、较强;蒙皮较厚。此时弯曲引起的轴向力将由许多桁条与较厚的蒙皮组成的壁板来承受;剪力仍全部由蒙皮承受。
硬壳式
硬壳式机身结构是由蒙皮与少数隔框组成。其特点是没有纵向构件,蒙皮厚。由厚蒙皮承受机身总体弯、剪、扭引起的全部轴力和剪力。隔框用于维持机身截面形状,支持蒙皮和承受、扩散框平面内的集中力。这种型式的机身实际上用得很少,其根本原因是因为机身的相对载荷较小.而且机身不可避免要大开口,会使蒙皮材料的利用率不高,开口补强增重较大。所以只在机身结构中某些气动载荷较大、要求蒙皮局部刚度较大的部位,如头部、机头罩、尾锥等处有采用。具体构造也有用夹层结构或整体旋压件等形式。
(a)桁条式;(b)桁梁式;(c)硬壳式
1--长桁;2--桁梁;3--蒙皮;4--隔框
隔框
隔框分为普通框与加强框两大类。
普通框用来维持机身的截面形状。一般沿机身周边空气压力为对称分布,此时空气动力在框上自身平衡,不再传到机身别的结构去。
加强框,其主要功用是将装载的质量力和其他部件上的载荷经接头传到机身结构上的集中力加以扩散,然后以剪流的形式传给蒙皮。
长桁与桁梁
长桁作为机身结构的纵向构件,在桁条式机身中主要用以承受机身弯曲时产生的轴力。另外长桁对蒙皮有支持作用,它提高了蒙皮的受压、受剪失稳临界应力;其次它承受部分作用在蒙皮上的气动力并传给隔框,与机翼的长桁相似。桁梁的作用与长桁相似,只是截面积比长桁大。
蒙皮
机身蒙皮在构造上的功用是构成机身的气动外形,并保持表面光滑,所以它承受局部空气动力。蒙皮在机身总体受载中起很重要的作用。它承受两个平面内的剪力和扭矩;同时和长桁等一起组成壁板承受两个平面内弯矩引起的轴力,只是随构造型式的不同,机身承弯时它的作用大小不同
俄航空巨头得意之作遇冷不如F/A-18
在苏联还没有解体的那些日子里,一提到苏联空军,那米格战斗机是这个大国空军的标志,从米格15开始一直到米格29,米高扬设计局的战斗机畅销大江南北,期间更是出现了米格-21这样的现象级战斗机。因此这段岁月算得上米高扬设计局最扬眉吐气的岁月。
然而过去的终究会过去,三十年河东三十年河西,随着苏联的解体,米高扬设计局受到了极大的影响,旗下的米格战斗机在世界范围内销售遇冷,反倒是之前被自己压制的死对头—苏霍伊设计局劫后重生,从苏27开始就销售前景一片大好,苏35更是成为许多国家追捧的对象。
为了改变这种不利局面,同时也是为自己这个设计局能有明天,米高扬设计局推出了米格35战斗机,而这款战斗机是前身米格29的改进型号,因此北约方面给了它一个响亮的代号:“支点-F”
米格35是典型的四代半战斗机,因此它的直接对手就是苏30系列战斗机,为了能和苏30抗衡,米高扬设计局特意给米格35做了增重处理,这款战机和它的前身米格29比起来,体重增加了33%算是重量级选手了。
除了体重上涨之外,米高扬设计局为了让这款战斗机在军火市场能打开局面,他们将所有能加上的电子设备都堆到米格35上,其结果就是,米格35从一款纯制空作战的飞机,摇身一变成为海陆空全维度打击的战斗攻击机。用当下流行的概念来讲,米格35是一个不折不扣的斜杠青年。
更厉害的是,米格35还可以作为空中战斗编队指挥飞机存在,甚至可以替代预警机一部分职能。在预警机出问题的情况下,保证空军战斗编队不会陷入混乱和群龙无首的境地。
作为米高扬设计局的希望,设计师们对米格35可谓是倾注了所有的心血,除了我上述说的那些改变之外,米格35甚至还具备无人驾驶降落的能力!要知道这项技能只有米格35会,其他国家的五代战斗机都不具备这个能力,根据米高扬设计局设计师介绍,因为他们已经取得飞机降落时自动控制系统专利。
该数字系统可以提高飞机在恶劣天气条件下的飞行安全性,使飞行员能够在自动模式下,在更短的时间内进入降落滑行。当然这款系统还做不到飞行员不介入它就能自己降落的程度,因此在我看来,这不过是米高扬设计局的噱头而已,目的就是让市场重视米格35这款战斗机。
然而,即便米高扬设计局这么努力,但米格35还是国际市场遇冷,尤其是面对印度这种有钱任性的土豪,米格35根本没进入人家法眼。在和阵风甚至F-16的交锋中,米格35输得体无完肤。甚至有网友表示,米格35还不如美国的F/A-18超级大黄蜂战斗机!然而无论从升限、爬上率以及最大飞行速度来看,米格35都是更优秀的一方,因此米格35的遇冷有更多是人们的偏见造成的。
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