1.4 战机的组成结构 |
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战机有不同的类型,不同类型的战机有不同的大小和形状,但它们的结构基本相同。战机一般由机身、机翼、尾翼、起降装置、动力装置、武器系统、电子系统等组成。下面以战斗机为例介绍战机的组成结构。
“台风”战斗机结构图
机身是飞机的主体躯干,主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备。机身可将飞机的其他部分如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。
早期战机座舱
早期飞机的拉线式控制装置
早期战机使用机械式或液压式飞行控制系统进行操纵,靠钢丝和液压等机械方式将飞机的各部分连接起来,不仅操作复杂,而且机身的布局设计也比较困难。
现代战机采用线传飞控(Fly-by-Wire)飞行控制系统。其操纵装置并不直接与机身上的控制面联结,而是以电子、光学线路与机上电脑联结。
飞行员的操纵动作经由电脑分析处理之后,再传到相关的控制面上,这样整架飞机就在机上电脑的辅助下运作。机上电脑不仅可以在飞行中通过不断微调来稳定飞机的动作,也可以禁止驾驶员做出过于危险的动作。
使用线传飞控后,凭着电脑强大的运算能力,可以让原本难以实现的机身设计变得容易操控,不但能够获得设计上的高度灵活性,也能在电脑辅助控制下得到稳定性。
机翼是机身中部两侧的翅膀,主要为飞机提供升力和帮助飞机稳定及改变飞行状态。
在机翼上通常还会安装副翼和襟翼。副翼是安装在机翼翼梢后缘外侧的一小块能够操作的翼面,通过对副翼的操作,能够让飞机在空中滚转。襟翼是安装在机翼后缘或前缘的能够向下偏转和/或前后移动的装置,通过对襟翼的操作可以改变飞机的升力,在放下襟翼之后,飞机的升力增大。
现代战机座舱
副翼和襟翼
尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成。垂直尾翼则包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的主要功用是操纵飞机俯仰和偏转,并保证飞机平稳地飞行。
起降装置是用来支撑飞机在地面或甲板等其他平面起降和停放的装置,也被称为起落架。飞机在起飞滑跑、降落及停放时都需要使用起降装置。起降装置通常由减震支柱和机轮所构成,现在的飞机通常都能够在飞上天空后将起降装置收进机体内。
欧洲“台风”战斗机
舰载机在航母上降落时,在拦阻索的作用下,其自身的巨大动能要在极短的时间内转化为零,因此飞行甲板势必会对飞机起落架产生巨大冲击。基于这样的原因,舰载机起落装置的结构和强度要比陆基飞机高得多。
动力装置是飞机上最为复杂和最为重要的部件之一,它主要用来产生足够的推力,使飞机能够飞行、机动。
除了一系列保证发动机正常工作的系统(如燃油供应系统)外,动力装置主要由发动机和尾喷口装置组成。
飞机的发动机有多种类型,其中包括涡轮喷射发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机以及活塞式发动机加螺旋桨推进器。
尾喷口
发动机示意图
尾喷口喷出高温燃气,其反作用力推动飞机向前飞行。目前的战机普遍使用可收敛尾喷口。飞机起飞的时候采用的是收敛喷口,也就是小喷口,这样出气率换成推动比才能更大,起飞的距离也就更短。飞机降落时采用的是扩散喷口,这是为了减小推力,缩短滑跑距离。
武器系统是战机重要的组成部分,根据战机用途和作战任务不同,所配置的武器系统也有所不同。
武器系统分外挂式和弹仓内挂式两种。除配置航炮外,战机还根据需要外挂不同的导弹。
航炮
外挂武器
随着计算机技术、数字通信技术和网络技术的发展,战机的电子设备性能日趋完善,已成为现代军用飞机提高作战效能的重要手段。
电子系统是一个集控制、传感器、显示、通信和网络技术于一身的高度信息综合的计算机网络系统,其功能不仅涵盖了传统的航电仪表系统和火控系统,还可通过网络将机上各传感器和电子设备有机地综合在一起,实现资源共享、数据融合甚至信息融合,并为飞行员提供良好的人机界面。
综合化航空电子系统是第四代战机电子系统结构的代表。“联合攻击战斗机”F-35全天候的对陆海空的攻击能力就离不开其先进的航空电子系统。它不仅具有高度综合化的航空电子系统,还具有能力更强的综合核心处理器(ICP)、先进的统一航空电子网络及商用货架产品技术(COTS)。
飞机雷达
战机电子系统主要完成对敌方信号的收集、辨别和定位,以便提前探测敌方的雷达和来袭导弹,并实施相应的反制措施和对抗手段以瓦解敌方的作战能力。
1.5 战机的主要性能指标 |
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战机的性能指标有很多,包括飞行速度、滞空时间、作战半径以及载弹量等。
飞行速度是战机的一个重要指标,以战机在单位时间内的飞行距离来衡量。现代的战斗机都能很轻松地突破音速,一些战机的最高速度还能达到2倍音速以上。战机的速度通常以千米/小时(km/h)来表示。
一般情况下,由于战斗机的主要任务是与其他战机交战,所以其飞行速度非常快,最大可达3000千米/小时。而轰炸机和运输机这类飞机由于体型大、载重大,所以飞行速度相对较慢。
“马赫”作为速度的单位,是以奥地利物理学家马赫的名字来命名的。它被定义为物体的速度与音速的比值,即音速的倍数。如2马赫就是指2倍音速。音速为340米/秒,合1224千米/小时。
X-43A
X-43A是目前世界上飞得最快的飞机,不过它还处于试验阶段
滞空时间是指飞机在天空中的滞留时间,滞留的时间越长越好。滞空时间越长,战机的灵活性就越好,特别是对于预警机这类战机来说,滞空时间是其性能的重要指标之一。
而且,滞空时间也直接影响到作战能力,目前许多第三代战斗机的滞空时间可达4小时以上,还可以通过空中加油的方式延长滞空时间。
作战半径是指战机在携带正常作战载荷且不进行空中加油,自机场起飞、沿指定航线飞行,执行完任务后返回原机场所能达到的最远距离。
作战半径是战机的主要性能指标之一,它小于航程的一半,通常情况下和航程成正比。计算作战半径时,应从载油量中扣除地面耗油、备份油量以及战斗活动所需的油量。此外,作战半径还与飞机的飞行高度、速度、编队大小、气象条件、战斗任务和实施方法等因素有关。目前世界上大多数第三代战机的作战半径都超过1000千米。
载弹量是战机作战性能的主要指标之一,是指战机所能够携带的弹药重量。通常情况下,轰炸机的载弹量相对较大,例如美国B-52轰炸机的载弹量可达30吨,而战斗机和攻击机的载弹量一般在3~7吨左右。