这种机动方式能够使飞机消除在跟踪地面目标过程中,为修正航向偏差和瞄准偏差而出现的横滚摇摆现象。在空战中可以提高飞机的反应速度,改善瞄准精度。当飞机处于被动时,则有利于摆脱对方飞机的追踪。
2.机身偏航指向控制,如图13所示。它可使飞机在保持平飞轨迹不变的情况下,即没有横向加速度时,改变飞机的侧滑角,实现机头向左或向右摆动(即改变机头的水平指向)的机动。
当该控制系统工作时,飞行控制计算机首先偏转垂直前翼,改变机头方向,使侧滑角变化,接着指令方向舵偏转,使垂尾产生附加侧力,以便使飞机总侧力为零,同时指令襟副翼反向偏转,不使飞机出现倾斜。
3.横向平移控制,如图14所示。飞机在保持航向不变的情况下,作横向移动。当飞行员控制该系统工作时,飞行控制计算机首先指令垂直前翼和方向舵同向偏转,产生直接侧力,使侧向速度逐渐增大。在飞机横向平移过程中,飞行控制计算机还会指令襟副翼偏转,产生适当的偏转力矩和滚转力矩,以保持飞机的机头方向和水平姿态不变。
这种机动方式可以消除侧风的影响,对飞机跟踪空、地目标很有效,同时也适用于偏队飞行时的位置修正。非常规机动的战场应用
在未来空战中将会广泛使用非常规机动。过失速机动是非常规机动的主要内容。这里举几个过失速机动的例子,来说明非常规机动的应用价值。
1.过失速机动和常规机动的比较,如图15所示。一架普通飞机和一架具有过失速机动能力的飞机,都从相同初始状态出发,普通飞机拉到结构强度限制的过载后,航迹开始上弯。而具有过失速机动能力的飞机,以α=50°/秒,从t=0很快到达90°迎角,其航迹的高度变化则不大,从图中看出,从t=2〃到t=8〃,普通飞机始终落在具有过失速机动能力飞机的导弹或火炮攻击包线之内,总计有6秒之久。这种“位于火力包线内的时间”可视为过失速机动占有空战优势的一种标志。
2.迎角变化率对过失速机动飞机性能的影响,如图16所示,两架飞机均具有过失速机动能力,但各以不同的迎角变化率作过失速机动,具有较高迎角变化率的飞机将占优势。由图中可见,迎角变化率差值为20°/秒时,位于火力包线内的时间为2秒,若迎角变化率的差值增加到40°/秒时,位于火力包线内的时间将增加到10秒。由此可见,迎角变化率大的飞机对飞机性能影响大。
3.逃避的过失速机动,如图17所示。普通飞机追击具有过失速机动能力的飞机时,具有过失速机动能力的飞机减速甩开普通飞机的追击,使普通飞机冲到前面,改变了双方交战的地位。这就是逃避追击时采用过失速机动的例子。
4.非常规机动飞机与普通飞机在格斗时迎角和速度变化比较。非常规机动飞机采用推力矢量控制后,与普通飞机在格斗中,前者的迎角和速度变化范围比后者的迎角和速度变化范围大得多,恢复原始速度的时间也比普通飞机快。
从上述的4个例子可以看出,非常规机动能大大提高飞机的机动性,能使飞机迅速占据有利位置或迅速将机头指向目标,获得抢先开火的机会,从而使非常规机动飞机在空战中占有明显的优势。现状与未来
第二次世界大战时期,曾有人提出战斗机的四要素为速度、高度、机动性和火力,其中将速度排在首位,可见速度对战斗机来说是至关重要的。越南战争后,人们发现战斗机的速度并不是越大越好,因为大部分空战都是在亚音速下进行的,再说速度太大还会影响其它机动性能(如盘旋性能)。另外飞行高度对于战斗机来说也不那么重要了,原因是战斗机常常用来掩护攻击机作战或为大型飞机护航,飞行高度不能太高。但是对战斗机的机动性和火力要求便上升到了更为重要的地位。现代战斗机的任务。主要是夺取制空权和保卫自己的领空,作战的主要对象是对方的战斗机、攻击机、轰炸机和巡航导弹,使用的武器主要是空对空导弹和机炮。现代空战可分为超视距空战和目视格斗空战两类。在超视距作战条件下,发现、跟踪目标完全靠机载雷达或红外探测装置,攻击则使用中程导弹。当目视发现目标时,则要进行近距格斗。这就要求战斗机具有非常规机动能力。非常规机动能力对战斗机机动性能提出了新的更高的要求。所以在设计上除了用空气动力的方法来提高战斗机的机动能力实现非常规机动飞行外,采用发动机推力矢量(MATV)技术也是一个新途径。目前,美国的X-31验证机和俄罗斯的苏-27飞机的机动飞行,引起了人们的关注。
在近距作战中,特别是以航炮作战时,对于具有非常规机动的战斗机来说是具有优势的。由前面分析可知,它可以在航迹不变的情况下改变姿态进行攻击;在被攻击时,也可以保持姿态不变进行规避脱离。新一代战斗机不仅具有超视距攻击能力,还要有近距格斗能力,因此21世纪的空战,将会形成超音速超视距空战和亚音速视距内的空战两种形式并存的局面。
另外,通过非常规机动空战量化模拟可进一步看出,具有非常规机动的战斗机对未来空战的影响,同时具有非常规机动能力的飞机在空战中的优势,也可以通过量化模拟更进一步反应出其优越性。通过简化的机动动作模拟空战,其结果表明,具有过失速机动能力的一架飞机,可以歼灭相同武器装备的两架无过失速机动能力的飞机。由于过失速机动飞机转弯率高,发动机始终处于最大油门状态,所以过失速机动飞机与普通飞机作战时,如果过失速机动飞机进攻,对方根本无法回击。所以,非常规机动技术一旦用于实战,必将在近距格斗中产生明显的战术效益。从国外对75种初始状态1∶1空战模拟的结果来看,具有过失速机动能力的歼击机取得战术优势有41次,常规歼击机(其它条件相同)取得优势只有19次,另有15次是双方均势。此类空战模拟共进行了3000多次,得到的结论是:具有过失速机动能力的歼击机取得战术优势的次数与常规歼击机的比数是2∶1。
下面进一步量化比较,假定两架飞机的气动特性和推力曲线完全相同,一架是普通飞机,另一架是具有过失速机动能力和推力矢量控制能力的飞机,两架飞机所带导弹均无离轴发射能力,作战方式采用追踪法。模拟情况如下:
