歼10b与f35的区别 (歼10btvc第一视角)

上一篇介绍了歼-10B 1034号机搭载的TVC,以及它各个组件是怎样转动的。这一篇我们来看看在实际飞行中,歼-10B做出过失速机动动作时,TVC与全机其它部件如何配合工作。

歼10b和f16哪个厉害,歼10b和f2对战

没有机会去珠海,只好拿网上众多航空摄影高手的图片借花献佛了。所有资料及图片均来自公开网络,所有分析均为个人观点,不存在泄密问题。

详解“眼镜蛇”机动

珠海航展上,歼-10B做出了“眼镜蛇”、“落叶飘”、“J-Turn”等惊世骇俗的特技动作,这是世界上首架进行过失速机动公开表演的现役单发战斗机,一时风头盖过歼-20。

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所有的长枪短炮、媒体大V都聚焦在歼-10B搭载的TVC上,也几乎把所有的赞誉都送给了它,似乎装备了TVC就可以让一架普通的战斗机变得无所不能。

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但是,就像再伟大的球星也不可能一个人赢得足球比赛、再优秀的歌手也需要乐队伴奏一样,歼-10B能飞出这样超越空气动力极限的动作,除了TVC的加持,还需要各个常规气动面的积极配合。

这一点往往被人们所忽视,但也不能怪大家,因为和TVC的偏转相比,其它气动面的尺寸小,动作幅度也小,偏转速度快,仿佛是绝顶武林高手出招,电光火石之间已经奇招尽出,而普通人就算瞪大眼睛盯着上面的动图看上很多遍也未必能看出多少奥妙之处。

为了研究机身姿态和TVC、鸭翼、前缘机动襟翼、后缘襟翼之间的关系,我把视频转成gif动画,再分解成一帧帧静止画面,测量了每一帧的攻角(假设视频是以完全水平的状态拍摄的),整理出下面这张图表:

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上表一共80格,每格0.1秒,展示了8秒钟内完成“眼镜蛇”机动的全过程。这是我自己对照不同版本的视频掐着秒表算的,不一定很准确,也不知道视频是否加速过。另外作为对比,人眼的平均眨眼速度是0.25秒!

蓝色代表攻角小于24° - 据传歼-10A能够达到的最大可用攻角,也就是所有歼-10系列战斗机都能做出的大迎角姿态;

黄色代表攻角大于24°,即歼-10B TVC超越常规构型歼-10所作出的超机动部分,持续时间6.9秒;

红色代表攻角大于90°,持续时间3.3秒;

紫色是全过程所达到的最大攻角:110°- 后仰20°机头在后机尾在前的状态,维持了0.2秒。

把它们连成一串就画出了下面的轨迹:

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再选取其中十帧放大,结合高清的实景照片来看看飞机各个部件的运行姿态:

0.3秒

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襟翼稍稍抬起开始拉起机头,鸭翼没动,TVC收敛也无法运动。前缘机动襟翼在整个过程中都被放到最大角度,以减小前缘与相对气流之间的角度,使气流能够平顺地沿上翼面流过;同时增大翼切面弯度,延缓气流分离。

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1.3秒:

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攻角超过24度后,鸭翼短暂下压(调整、减轻抬头力矩?),襟翼收回到水平位置,TVC开始扩张。

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1.5秒:

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攻角继续增大,鸭翼、襟翼收回到水平位置,TVC再次收敛。

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2.9秒:

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当攻角超越90°后,TVC从收敛状态调整为向上偏转,鸭翼不动,襟翼略向上偏转。

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3.9秒:

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达到110°的最大攻角,在此之前鸭翼已经开始下压,此时偏转角度达到最大值,襟翼也放下到最大角度,TVC转回水平位置。

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4.1秒:

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在机头向前回摆的过程中,TVC迅速偏转向下方,鸭翼和襟翼仍然保持最大偏转角度,围绕气动中心提供最大的摆动力矩。

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5.5秒:

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回到90°垂直状态,鸭翼和襟翼收起,只有TVC仍然保持下偏提供矢量低头力矩。

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6.1秒:

机头越过90°后仍保持相同状态,只依靠TVC提供矢量低头力矩。

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6.7秒:

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机头下落阶段,襟翼和TVC都位于水平位置,鸭翼放下一定角度,减少抬头力矩,帮助迅速压低机头。

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7.5秒:

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回到正常攻角范围,鸭翼收回水平位置,TVC收敛增大推力,加速脱离。

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短短八秒钟,TVC、鸭翼、后缘襟翼在不同阶段做出了相当多的动作,体现出以下几个特点:

  1. TVC不是全程工作,仅在攻角超过90°后到回复至70°前的不到4秒钟里做出了矢量偏转,期间还调转过方向:达到110°最大值前是向上偏转,之后是向下偏转,可见TVC响应灵敏,转向迅捷,在气动面失效的情况下发挥出最大的作用。

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  1. 换个角度来说,这架歼-10B即使没有TVC,其最大攻角也至少能达到90°,说明其飞控系统有了很大改进,打破了歼-10系列无顾虑操作仰角的限制。
  2. 鸭翼和襟翼积极参与了飞机姿态控制,在最需要的时间点作出最恰当的动作,往往只有零点几秒的持续时间,点到为止,恰到好处。因为鸭翼在气动中心之前,力臂长,与襟翼配合,在过失速情况下气动效率比常规构型的飞机要高出一截。
  3. Bump进气道的表现非常出色。从飞机的拉烟可以看出整个“眼镜蛇”机动的过程中空气流场非常复杂,5.5秒时拉烟吊舱上下同时出烟,略向上飘,此时垂直的机身只有水平方向的低速移动,进气道的径向移动速度为负值,这样的极端条件下整个进气系统工作得非常稳定,进气量的适配性非常好,没有喘振、推力下降等情况发生。

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  1. 在攻角达到110°最大值后,TVC、鸭翼、前缘机动襟翼、后缘襟翼的动作也呈现出最复杂的组合方式,各自转动到最大角度,方向各不相同。这样迅速、高效、精准的操作显然不是靠飞行员手动能够做到的,这架歼-10B所配备的飞-火-推一体化操作系统才是过失速机动的最大功臣。

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TVC的实战意义

“眼镜蛇”是苏-27赖以成名的招牌过失速动作,但是欧美军界和媒体普遍认为它不具备实战意义,因为苏-27要飞出“眼镜蛇”机动是有非常严格的条件限制的:不能有外挂,进入高度1000-1200米,进入速度310-420公里/小时,进入攻角22-24度,剩余油量1220-4775公斤,发动机转速为53%-99%,保持直线飞行;还需要关闭迎角限制器和电传操纵系统的电门,解除飞控系统的限制,使飞机的操纵系统处于直接联接模式。全部满足上述条件才能完成“眼镜蛇”机动动作。

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三翼面布局的马来西亚苏-30MKM双座型飞“眼镜蛇”机动

而且苏-27在“眼镜蛇”机动中,从后仰到前冲这个过程飞机处于不可控状态,无法改变机头指向、高度和速度,完全凭借之前的运行轨迹和惯性恢复正常飞行姿态,具体而言就是因为苏-27具有出色的空气动力设计,机体重心后投影面积比前面大,能够像不倒翁那样自动产生低头力矩。

这就好比一个武林高手可以在跑动中做出后空翻的漂亮动作,但是他必须穿一双特定的鞋子,空手不拿任何东西,肚子只吃半饱,只用七成的力气,向前跑20步再踩3级台阶然后才能翻。如果哪天被人追,但他没穿那双鞋、没跑够20步、手上拿了东西、吃得太饱、力气用大或者用小了,缺了哪一条他都做不出这个动作来。

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很多人从《壮志凌云》这样的电影中得到启发,认为飞一个“眼镜蛇”可以急刹车,让追击的敌机冲到前面去,然后发起反击。但这样的场景在实战中出现的可能性微乎其微,首先除了拍电影外格斗双方几乎不可能同向接近到如此距离,现代高性能格斗导弹在你手忙脚乱调整高度速度、保持直线以进入“眼镜蛇”窗口之前早就把你打掉了;其次,就算后机追近到你屁股后面还不打你,坐等你满足条件做出一个“眼镜蛇”急刹车,它也可以通过滚转、俯冲等方式进行摆脱,不会傻傻地冲到前面去让你来个回马枪。

如果“眼镜蛇”只是个航展上表演用的花架子,那歼-10B装TVC还有实战意义吗?

有,TVC至少可以带来以下益处:

  1. 起飞时TVC向下偏转,垂直方向的分力可以增大升力、减小起飞滑跑距离,对于战时前线机场尤为有利;
  2. 大攻角状态下TVC的全向偏转,可以迅速、稳定、可控地改变机头指向,极大地增强格斗能力;
  3. 在飞行包线内提供无忧操作,即使飞机进入过失速状态也能顺利改出,增强飞行安全性,提高飞行员的信心和士气;
  4. 在超音速区间常规气动面性能受限的情况下,利用TVC的矢量推力控制提高超音速机动性,参见:话说歼-20 - 1、气动布局 (上)

当然目前的这架歼-10B还只是TVC验证机,离批量装备部队还有一定距离,TVC的使用寿命、可靠性、可维护性、各种战术态势下飞-火-推一体化控制律的优化,都还需要经过大量实战化试飞、演习来验证完善。

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除了经典的“眼镜蛇”特技机动,歼-10B还飞出了难度更高的“无半径下降转弯(落叶飘)、“榔头”机动和“赫伯斯特”机动(J-Turn)。

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从落叶飘等机动中,可以看到TVC的横向偏转、襟翼差动、鸭翼转动到不可思议的角度:

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写到这忽然联想到歼-20的鸭翼,在话说歼-20 - [2] 气动布局 (下)一文中我提出了这么一个问题:为什么歼-20的鸭翼要设计出这么大的转动角度,飞行时是否也能转这么多?如今看来歼-10 TVC的过失速机动给出了答案。

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在我们通常认知的高速平飞状态,鸭翼偏转如此大的角度固然会导致阻力剧增,甚至可能破坏结构;但是在空速接近于0,大攻角甚至是倒扣的过失速状态下,大角度偏转的鸭翼配合TVC能起到四两拨千斤的作用。

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和歼-10同样采用鸭式布局、气动控制面更多的歼-20能达到怎么样的机动性,大家发挥想象力吧。

这一篇让大家久等了,圣诞前太忙,而且写得不够尽兴。本来打算把“落叶飘”、“J-Turn”的分解动作也做出来的,但是做了一个“眼镜蛇”过程就已经非常折磨人了,视频的精度不够高,高清图片又比较少,很难分辨TVC、鸭翼、襟翼的具体动作。另外一个原因是最近网络风声比较紧(据说不让随便谈论菊花了,所以全篇只写TVC,咱说的是电视广告TVC嘛),虽然都是自己看视频分析的,也不方便说得太多,点到为止,请大家见谅。