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日志

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已有 322 次阅读2010-5-4 14:17

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中国下一代(即第四代)战斗机从总体要求上看,将是一种全新的高性能、多用途、全天候的空中优势战斗机。这种战斗机将以重型、相对低成本为主导思想,以高性能、高生存力、高作战效能为设计目标,要求飞机有大推重比,非加力超音速巡航;具有中国特色的隐形性能;具有很高的敏捷性和失速机动性。目前关于四代机的思路和高低搭配应该比较趋向于美国,应为这样风险最小。这也就意味着中国的四代机有两款,其中重四的发展现在看来是比较明确的了。所以本文主要讨论重4的情况。

高山的这张图其实是J10大改型号

【601与611之争】从技术上看,四代归属其实非常简单,因为四代的气动和飞控设计空前复杂,国内具备后期三代的气动、飞控实际设计经验的只有611所一家。四代的选型方案之间水平相差过大,以至于601根本无法进行到实机对比试飞阶段。但中国的事情从来不是这么简单的,601的孙聪上层关系远比611的杨伟硬,所以选型之争一时无法尘埃落定。2009年初611与601都有重大职务调动,杨伟不再担任成都飞机设计研究所(611)所长职务,转任中航工业副总工程师;改由季晓光任成都飞机设计研究所所长。孙聪不再担任沈阳飞机设计研究所(601)所长职务,也转任中国航空工业集团公司副总工程师,改由赵民任沈阳飞机设计研究所所长。为什么要把这两所高层互换扶正呢? 大家自己意会吧!而杨伟与孙聪新职务主要工作之一,据说就是负责天朝空军选定的下一代战机型号。可以看出601,611竞争之激烈,以至于高层不得不采取一些手段平息两所之争。杨伟有点明升暗降的意思,但退让妥协也是一种智慧,退让有时也是进取。我看好杨伟(已经可以确定伟哥乃四代机总师!)。

成都飞机设计研究所(611所)几位前任所长--杨伟所长、李文正所长和宋文骢院士与早期老版本的FC-1模型合影。

【重4花落611】目前的情况已经很明了了。611负责四代机,601现阶段主要是J15及其后续改进型的研发。顺带着提一下J15,15是我国舰载重型双发空优战斗机,是我国对毛子苏凯系列战机的终极改进,进展相当顺利,已经首飞成功。估计J15之后,601会负责小四代,毕竟军方要保证两所的产能。另外四代重型机是全国大协作.主体方案是611所的..飞控也是611设计的.结构设计是601和611共同设计..(因为双发战机601经验更多.今年重四发图.601所也参与进来了..而且机体结构还是601所为主..东北在机体结构.复合材料部件.钛合金部件方面比成都有优势,值得一提的是毛子专家被我们也搞来不少)。

2005年国防科工委副秘书长陈根甫到辽宁航空企业调研~到601所时,时任沈阳飞机设计研究所(601所)所长的孙聪所长陪同接待了一行人等,惊现601所J-15模型。



【重4的编号】J14实际上不可能成为4代机的编号,实际上4代机的编号为J-2X。重四预计编号J-20。军方把二代机编为J-X,譬如j6,j7,j8.三代机编为J-1X,譬如J10,J11,J15。4代自然是J-2X起,代号肯定是[X龙]。大家觉得“恐龙”怎么样?哈哈

【重4的气动布局】我预计重四的气动会和美帝的F22接近,这也是611的一贯作风。总体而言纵向面积分布良好的鸭式升力体布局+小面积全动V垂尾,与后机身整合的轴对称三百六十度矢量推力设计,双DSI可调进气道,拥有良好的超巡和机动性能会是重四的特点。下面分部分介绍:

①机身(涡升力)

作为四代气动标志之一的菱形机头,可以看做是机头和大边条融合的产物,是大边条进化后的一种特殊形态。它的优点主要是隐身效果好,阻力小,大迎角下偏航稳定性好;缺点是由于涡升力的非线性,会产生非线性的抬头力矩,难以控制。考虑到611对美帝X36的深度研究,最终确定下来的四代方案在涡升力设计上会将重点转变为机头涡、鸭翼涡、机翼涡三者间的关系协调,不会出现明显的规模较大的前边条设计;边条涡将会作为一种辅助性的气动措施,用于鸭翼、机翼与机身气动融合设计中的修形和对涡流流场的改善。可能会出现机翼前沿延伸出一个锐利的窄边条,鸭翼安置在边条上的设计。整机相当科幻,比F22要科幻!





②进气道(DSI可调进气道)

进气道是飞机气动设计中的最关键部分之一,设计不合格的进气道在机动状态下直接导致发动机喘震熄火都不奇怪。考虑到611在FC1 04机和J10b上DSI的成功,可以认为611对四代的进气道设计是有着充分的技术准备和工程经验为后盾的,或许J-10B型使用DSI进气道也是为四代机所做的技术验证工程的一部分,毕竟FC-1上的DSI进气道更多是试验性质,进气流量和飞行速度、高度范围都与四代机的情况相差甚远,如果在J-10上改用DSI进气道,技术验证的可靠度将大为提升。为何美帝的F22没有上DSI?一是DSI的研究起步于1990年,远远晚于f22的发图时间。二是早期DSI在低马赫速时存在侧壁内表面分离漩涡,总压恢复和畸变度不甚理想。不过随着技术的进步,DSI逐渐成熟,终于在F35和J10B上修成正果。相信四代机一定会有一个性感完美的胸部~~~~

③鸭翼

611的四代一定会有鸭翼。鸭翼差动控制方式有着非常重要的2个功能,这种控制方式应该是611学习自美帝的F15改型和F16改型,是的,特殊的技术验证型。在第三代战斗机中,鸭式战斗机之所以表现出优于常规布局的性能,一个重要的原因就是可动鸭翼对涡流体系能够施加一定程度的主动控制,而鸭翼差动则在此基础上进一步深化。鸭翼差动的目的有两个:

第一是通过鸭翼涡对机头、机身进行强烈的不对称侧洗,在飞机重心前产生强烈的偏航力矩,结合重心后的垂直尾翼同步偏转,实现直接侧力控制,能够对航向轴实施直接控制。

第二是通过鸭翼差动,主动控制、调整两侧鸭翼涡体系的强弱,保证大迎角状态下的稳定性。

④飞控

目前美帝最先进技术的飞控不是F35的,也不是F22的,而是X36的。X36的自适应电传基于神经网络动态重构技术,具备快速学习和响应标准能力。国内对自适应电传的水平还停留在非常初级的理论阶段,国内的四代不太可能用上这个技术,只能是延续歼-10的思路,通过对气动的深刻把握精心编写各状态下的各种控制模式,实现对战斗机优秀的控制能力(f22亦如此)。

⑤发动机

这个应该是四代项目的绝对短板了,发动机的进度直接影响到四代的服役时间,估计试飞是等不及国产货了。考虑到j10,j11的先例,四代的首飞应该是安上毛子的屁股上去的。不过可以肯定的是四代最终用的国产型号就是WS15(涡扇15),至少还要6-7年时间。太行(WS-10)实际是作为WS-15的验证平台,即WS-15的高压段和WS-10的低压段串装,而且WS-10的低压段做了适应性改进,即是WS-15型号验证机,WS-15的验证机高空台试车大约是在2006年。值得一提的是WS-15是我国第一个先于飞机立项的发动机项目。对比前一代太行发动机, WS-15发动机的循环参数更高、单位性能更强。

现在可以说发动机的瓶颈主要不是材料,而是加工工艺。所以估计还要等等。幸好太行大改 推重比也不低了,届时太行系列可以弥补WS-15 发动机装备前的空档期。退一步说,万一如果太行系列始终不太行,那就先用毛子的AL-31M系列 (99M系列) 发动机,以后再直接换上WS-15吧。

⑥飞火推交联和矢量推力的整合

飞火推交联意味着数字飞控系统在控制空气动力操纵面的同时,也自动控制发动机的油门变化,发动机的矢量喷口偏转;三者组合控制,就可以对战斗机实现异常精确的控制,当然减轻飞行员操纵负担,提高自动化水平就不用说了。飞推交联应该说主要取决于发动机是否具备全权限的数字电调功能;在三代已经实现飞火交联的情况下,我国的四代应该说具备飞火推交联并不难,难的是用国产发动机实现飞火推交联。

F22在设计之初,就在风洞试验中把飞机在各姿态、速度下气流经过机身各处的流量,机身上的受力分布记录进飞控计算机,并由此控制矢量喷口的配置,补偿机身上不平衡的受力点,实现矢量推力与飞控的结合。这种经飞控计算机计算优化以配合气动外形的的设计,也将是我国四代的必经之路。四代的矢量推力整合研制虽然未必有什么工程上的经验,理论上的准备应该还是充分的。

⑦最后再强调一下,F22是美帝80年代的气动和飞控产物!美帝对于新一代鸭式布局的主动控制技术的具体深入探索要略晚于F22开始研制的时间,比如F15S/MTD在1988年才进行飞行,X31首飞的时间也较晚,美帝当时根本没有必要选用配平不好设计,控制难度更大的鸭式布局来进一步提升机动性,从F22问世到现在,保持压倒对手的代差30年的目的已经完全达成了!当时根本就没有足以逼迫美帝选择鸭式布局四代战斗机的对手存在!

【首飞时间】每一代战斗机都会采用很多革命性的技术以达到对上一代战斗机的绝对优势,这样一来研制周期就会被拉长,现代战斗机的研制周期一般来说要达到15-20年左右,即使是美国F22的研制也是历经20年的波折才出现了今天的F22,可见研制新一代飞机并不是按照传统的模式走一遍,而是需要进行大量的探索,YF22早在1990年就已经首飞,但是知道1997年才有了我们今天所知道的F22,这中间的7年F22进行了大量的探索,进行了大量的改进,才有了我们今天看到的F22,从中可见研制新一代战斗机的困难有多大,所以第四代战斗机对于我们来说也不是可以一步登天的。我可以肯定的说,我国的四代机在2009年之前首飞是没有可能的,在加上一些其他因素延迟到2011甚至2012年以后应该是很正常的,所以现在所有的关于四代机首飞的传闻都可以判定是假的。
  

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