三代机里面最典型的就是幻影 2000了。它的瞬时盘旋能力相当出色,但受 M53 发动机的影响(实际上 M53 和 F-16 采用的 F100 相比相差了几乎一代的水平),稳定盘旋能力只能说是差强人意了

  上面是公开刊物中常见的机动性指标表现的飞机机动性水平。接下来我们来看看一些常见的设计参数对飞机机动性的影响。

推重比

  固然,对战斗机的设计人员来说,是希望在可能的条件下获取尽可能高的推重比。不过,要想了解飞机的机动性水平,却不能仅仅凭看到的推重比就贸然下结论。

  首先,我们看到的推重比一般都是指发动机台架推力和飞机相应重量的比值,是最理想的情况。而在实际飞行中,随高度、温度、速度等条件的变化,发动机推力也将产生明显的变化。例如涡扇发动机,其推力随高度下降相当明显。换句话说,飞机的实际推重比也是随条件不断变化的。

  其次,推重比只表明了问题的一个方面,而另一个方面——阻力却无法从中得知。推重比增大而机动性下降的例子不是没有,尤以英国海军的 F-4K 舰载战斗机最为典型。当时英国人为了提高推重比而换装了国产的“斯贝”涡扇发动机,以期提高飞机的机动性。但推重比是上去了,机动性却下降了。究其原因,是由于斯贝的加力燃烧室和“鬼怪”的后机身外形不匹配,导致飞机底部阻力骤增,严重影响了飞机的机动性。

  说到底,通常认为的“推重比大,爬升能力、加速性就好”的观点是非常笼统和不准确的。用前面提到的 SEP 概念来表征这些方面更为准确妥当。这并不是说推重比这个参数毫无意义,只是需要结合其它数据综合来看。

翼载

  飞机相应重量和机翼参考面积的比值。对于设计人员而言,这是一个令人颇为头痛的参数。因为:一方面,翼载和盘旋时所需的升力系数成正比(而诱导阻力和升力系数的平方成正比),要获得良好的盘旋能力,翼载当然越小越好;而另一方面,飞机平飞速度的平方又和翼载成正比,要获得良好的高速性能,就需要大的翼载(所以当年 F-104 选择那么小的机翼面积不是没有道理的),两种相互矛盾的要求如何折中处理,其难度简直可以称为“艺术级”。F-15 在设计时之所以敢选择较低的翼载,是因为有了 F100 强劲的推力做后盾,在一定程度上保证了它的高速性能——既便如此,F-15 也只能在无外挂情况下达到 M2.5 的冲刺速度,挂弹后最大 M 数被限制在 M1.78。

F-15 在设计时之所以敢选择较低的翼载,是因为有了 F100 强劲的推力做后盾,在一定程度上保证了它的高速性能——既便如此,F-15 也只能在无外挂情况下达到 M2.5 的冲刺速度,挂弹后最大 M 数被限制在 M1.78

  尽管对于盘旋性能而言,翼载确实是越小越好,但并不是说,翼载小的飞机盘旋能力就一定优于翼载大的飞机。因为还有另一个关键因素——飞机的可用升力系数。三角翼飞机,通常翼载都是比较小的,但如果可用升力系数不大,那么飞机的盘旋能力也不会好。幻影 2000 和米格-21,从正反两方面说明了这个问题。

  需要指出的是,由于计算翼载用的是机翼参考面积,其中相当大一部分是在机身内的投影面积,那么机身能否产生升力就很重要了。采用翼身融合体设计,机身能够产生较大升力的,其实际“翼载”往往比计算翼载更低,具有更好的性能;而传统设计的机身基本上不产生升力,实际“翼载”会比计算翼载更高。

展弦比

  机翼翼展平方与机翼面积之比。和翼载类似,高速性能和低速性能同样对展弦比选择有着矛盾的要求。展弦比小,高速飞行阻力也小,机翼升力系数较小,有利于飞机高速飞行,但同时飞机的诱阻也大(诱阻系数和展弦比成反比),不利于飞机机动飞行;展弦比增大,则效果相反。

  同样,我们也不能简单地说展弦比大的设计好还是小的设计好。如幻影 2000,曾经是展弦比最小的三代机,但不仅保证了飞机高速性能,机动性能也兼顾得相当不错,其瞬时盘旋能力甚至超过 F-16——这也是 80 年代初我们更推崇幻影 2000 而非 F-16 的主要原因。说到这里实在忍不住提一下 LCA,这种取代幻影 2000 摘取当今展弦比最小桂冠的战斗机。LCA 号称机动性要达到甚至超过幻影 2000 的水平,这就意味这必须大幅提高升阻比和 SEP,然而以如此之小的展弦比,F404 的推力,若能实现,笔者对印度设计人员的水平真是要佩服得五体投地了。

  上述参数都是一些能够从公开刊物上直接获得或简单计算得到的,希望这段文字有助于同好们从中了解战斗机的机动性。或者有人会说,你写了这么多,什么判断标准都没给啊,看了我也不知道那架飞机更好!的确如此,笔者也希望能给出一个标准,拿来比一下就知道哪种飞机的机动性更好。但事实上,这是不可能的。写这段文字,就是希望大家能够了解,飞机的机动性是由诸多因素综合决定的,仅凭一两个不知道条件的参数,根本无法判定优劣。形象地说,飞机机动性就是一个封闭的面,而我们看到的几个数据就是这个面上不知道在哪里的几个点。充其量,我们只能根据这几个点了解一下机动性的水平,但却无法据此作出比较判断。

  如果某天哪位同好有幸拿到了两种飞机的详细飞行包线图,那时大概就可以自豪地宣称他有资格进行飞机的机动性对比了。只是,这个对比结果很可能无法解释空战的结果。因为,在空中有更多的不可知因素……