B-2 风挡前的压力传感器

这肯定是哪个人吃多了撑着了,闲来无事、打发时光的作品,但对于深入重兵防守的敌后、攻击重要目标来说,B-2 确实可以节约很多护航和电子战支援的飞机,使出击更及时,而不必等待调集支援飞机才能出动。从这个角度讲,一架 B-2 确实可以顶一队 F-16

F-22 案例

以老带新,还是承前启后?

  B-2 的例子比较极端,高机动性战术飞机很难照搬 B-2 的技术思路,至少就不能用背部进气道,不然拉一个大攻角的机动,发动机就断气了。F-22 作为美国下一代的主力战斗机,必须保持优异的机动性,同时可以适当降低全向隐身的要求。F-22 同样采用连续可变曲率的复杂大弧面,但飞机的基本布局还是比较常规的。为了减少机头锥和机身的圆截面的较强雷达反射特征,F-22 首创近似菱形的机头锥截面和机身,达到“以角代面”,机头锥侧面尖利的折缝在气动上起到了类似 F-18 的前缘边条的作用,整个机身侧面地折缝在电磁上也起到类似 B-2 的扁平、尖利边缘的作用。

F-22 的前机身呈现明显的菱形截面,机身侧面这条棱线和 Tacit Blue 的那条边是一个意思

  就垂尾而言,无垂尾或 V 形尾布局的隐身效果最好,但机动性受损失。无垂尾布局可以实现转弯、升降和横滚,但高机动性就谈不上了。V 形尾要好很多,但控制面动作时,不可避免地同时产生偏航力矩和横滚力矩,必须由副翼做反向横滚,加以补偿。这种进两步、退一步的控制方式效率低,机动性也不及常规的垂尾和平尾分开的布局。所以,用 V 形尾的 YF-23 出局了,而入选的 F-22 采用外倾的双垂尾和平尾的组合,以保证优异的机动性。

采用双垂尾加平尾 4 尾翼布局的 F-22

  F-22 是自 F-111 以来第一个采用机内武器舱的战斗机。F-111 采用机内武器舱的目的是减少外挂阻力,增加速度和航程。F-22 的目的则是隐身。机内武器舱尽管隐身性能好,但有容量较小、对武器的尺寸和形状有较大限制的缺点。由于贴近机身,气流流场复杂,而不是在气流流场相对干净的翼下,武器的发射和分离技术要求比较高。如果一件武器没有正确地弹射出去,后面的武器可能也无法弹射出去,对舱门的动作可靠性也要求较高。在隐身要求不高时,F-22 可以在机翼下增加可拆卸的挂架,增加武器的挂载量。

要是舱门卡住了,或者一件武器投放不成功,麻烦就大了

  F-22 采用弯曲的进气道,以增加入射雷达波的反射次数,并在每次反射中吸收掉一点能量,最终的回波就会削弱很多。采用弯曲进气道的战斗机很多,但 F-16 的 S 形进气道只能遮挡发动机正面的 60%,而台风的“驼峰”形进气道则可遮挡几乎 100%,F-22 的同样如此。

F-35 案例

麦道的 JSF 最先出局,直接导致了麦道的关门,毛病还是出在技术上不够成熟,太超前,用浅 V 形尾高机动性无法保证

  F-22 是取代 F-15 的重型战斗机,F-35 就是取代 F-16、F-18、AV-8 的轻型战斗机。说它轻型,其实在别的国家都是中型了。F-35 是波音的 X-32 和洛克希德-马丁的 X-35 之间竞争的结果,X-35 获胜。就隐身技术而言,JSF 的最大特色是对进气口的处理。X-32 另辟蹊径,采用三角翼、双垂尾布局,最引人注目的是那张大嘴巴,形容丑陋就不说了,那不是直接违反隐身最基本的原理,把发动机的正面暴露在入射雷达的面前了吗?也是,也不是。发动机的正面确实有一半在入射雷达的视线内,但波音在发动机前面增加了一个“雷达屏障”,用涂覆吸波材料的整流片把发动机的正面遮住,迫使雷达波拐弯抹角地通过整流片的间隙进入进气道,一旦进入,就只能在里面来回反射,每反射一次,就在涂覆吸波材料的壁上被吸收掉一点,最后只有极少的入射能量得以返回,形成回波。

波音的 X-32 采用无尾三角翼和外倾双垂尾的布局,在结构和气动上效率最高,但得不到军方的信任,军方对没有得到时间考验的东西,不会拿性命和有限的国防开支帮你去试验、完善的

波音临时抱佛脚,给 X-32 加了一个尾巴,既破坏了设计的初衷,又没有得到入选,真是鸡飞蛋打

  整流片当然对进气效率有影响,但通过适当设计和增加发动机的推力,飞机性能不至于受到影响。同时,整流片也能起到“理顺”气流的作用,不是对发动机工作一无好处的。雷达屏障首先在 F-18E 上得到使用,在 F-18E 上,整流片是固定的。在 X-32 上,整流片是可动的,在起飞或超音速加力时,可以打开以增加空气流量,在巡航时,可以关小,以提高隐身效果。波音声称雷达屏障足以满足军方对隐身的要求。波音最后落选的原因有很多,但对雷达屏障的效果的怀疑不是主要原因。X-32 落选的最主要原因有几个:1、大型三角翼难以折叠,不能适合上舰要求;无尾三角翼的低速大攻角机动性能得不到海军的信任,其高机动性能也被空军所怀疑,波音临时抱佛脚推出的有尾 X-32 已经晚了;3、“鹞”式战斗机那样的推力转向对飞机的重心变化很敏感,不利于灵活挂载各种武器和适应各种任务。

可以看出,F-18E 的进气道也有一点弯曲,发动机的正面只有 1/4 多一点直接暴露

雷达波最重“看到”的就是这么一个东西,不容易“看透”的

  X-35 大体就是 F-22 的单发缩小版,但 X-35 采用的比 F-22 更先进的无分离板进气道(diverterless supersonic intake,DSI)。喷气发动机的压气机在进气的流速较高而且流场均匀的时候效率最高,然而由于空气的粘性,在进气口前机身表面附近的空气相对于机身的流速很低,而“干净”的气流的相对流速就很高,因此,发动机最好“伸到”干净的气流中,像民航机的翼下吊挂发动机一样。战斗机做不到这一点,发动机只能在机身内,于是用这块边界层分离板,或在进气口和机身之间形成一个间隙,把低流速的“边界层”分离掉,然后再通过“泄流道”把它泄放掉,不影响发动机的最优工况,即使 F-22 也有这个间隙。但在雷达的照射下,这块板或间隙着实惹眼,必除之而后快。DSI 用一个复杂外形的鼓包代替分离板,然后在内部吸收掉低流速的边界层,既解决了了边界层分离的问题,又避免了突出的方板造成的强烈雷达回波。具体的机理没有见到详细的描述,猜测起来,大概是用固定的鼓包和进气的压力,将边界层向鼓包的两侧压缩,进气唇口的中间向前延伸,但两侧向后退缩,正好衔接上鼓包的边缘,形成“泄流道”,唇口的形状自然地成为锯齿状。DSI 首先在 F-16 技术验证机上得到验证,然后用于 X-35。X-35 入选后,代号更改为 F-35。