超音速巡航的发展.docx

 PAGE \* MERGEFORMAT 20 超音速巡航的发展 1． 超音速巡航的物理意义 最早来源于水面舰只，飞机出现后，没有创造自己的专有名词，而是沿用了舰船的很多名词，但是飞机的飞行时间和速度、飞行状态（空间包线）变化已经不是舰船所能比拟的，所以巡航的含义也有了变化。F-22 问世后，引入了一个新的概念，F-22 具有发动机不开加力保持M1.5 飞行的能力，美国人称之为“supercruise（直译为：超级巡航）”，中国翻译为“超音速巡航”。 2． 超音速巡航的实战意义 一般常规的使用单纯涡喷或者涡扇发动机的飞机必须要开加力才能达到超音速，而且持续时间不能太久，一般不超过30 分钟，否则会发生发动机过热的问题导致烧坏发动机等很多不利情况，而且此时的耗油量增加1~3 倍。而具有超音速巡航能力的飞机，克服了以上不 足，故能大幅度提高其作战效能： 一、更快的速度飞抵战区： 普通的作战飞机只能是以M0.9 左右巡航抵达战区，在发生应急事件的情况下将失去最佳时机，延误战机。具有超音速巡航能力的飞机具有更高的速度机动性，反应能力快，能争取更多的时间，甚至先发制人，变被动为主动，快速追击敌机。对于国土、领海广袤的国家，不可能密集的部署军事基地，对军用飞机的快速到达能力提出了很高要求，这样而言超音速巡航的意义更大。 二、以高速摆脱威胁： 现代的具有超音速巡航能力的飞机一般也有一定的隐身能力，以超音速M1.5 以上巡航时，直接接抵达战区时间短、不容易被发现，即使敌人的雷达发现了你，但是也只有很短的准备时间，而这段时间可能已经抵达作战区域或者冲出其警戒范围并远离，而敌方的防空武器也因为尾追困难很有可能最终成为强弩之末而失去作用。根据国外研究结果，M0.8 突防时敌人导弹的瞄准射击时间100%，而以M1.5 突防时则降低为14.3%。 三、以扩大拦截范围： 普通的战斗机因为机内燃油和巡航速度等限制，即使知道敌方轰炸机和攻击机已经在入侵的途中，也不可能快速的占据有利的拦截位置，而现在远程战略轰炸机可以在防区外发射攻击武器并安全返航，更使普通战斗机失去了作用。虽然普通战机在亚音速状态下可能比超音速巡航状态的飞机具有更大的作战半径，但是却没有超音速巡航的快速反应能力，当飞到预定空域时，敌机可能已经完成任务返航了。而具有超音速巡航能力的战斗机就可以解决这一难题，通过其快速抵达能力，加上武器初始动能更大，可以在敌机进入目标区域之前，将敌人拦截在其攻击范围之外而； 四、以扩大武器攻击范围： 在战场上没有预料到的情况随时可能发生，对于普通的飞机来讲，更多时间是处于亚音速状态下，而具有超音速巡航能力的战斗机具有更多的攻击机会，可以在超音速巡航状态下紧急发射攻击武器，此时武器的初速度很大，使武器能在更短的时间内和更大的范围内攻击目标。 五、于红外隐身： 由于具有超音速巡航的战斗机不需要开加力，可以减小红外特征。F-14 的红外探测系统能在140km 外发现开加力的目标，而不加力的则只有40~50km。虽然现在红外探测技术进步很大，不开加力仍然可以有效的大幅度降低红外特征。 3． 超音速巡航的关键技术 超音速巡航会给飞机设计和研究带来一系列技术难题：首先是飞行阻力，飞机在超音速 飞行时会产生波阻，使飞机的阻力相对亚音速时成倍增加，而且还会使进气道附加阻力和总 压损失成倍增长；再是长时间超音速飞行，飞机处于很高的气动力热加温，使飞机的结构材 料性能下降；第三是超音速巡航的动力提供，超音速巡航需要小涵道比、大推重比的涡扇发 动机；第四是为提高超音速巡航战机的综合作战效能，飞机应该有很高的生存能力和良好的 隐身性能，超音速巡航的战机在借助优良操稳特性或推力矢量技术的情况下具有过失速机动 能力，在先进的综合航电配置下，飞机呈现第四代战机的优越性能。但这些飞机特点给飞机 研制带来了很多技术关键。除过失速机动和综合航电外，直接影响超音速巡航的主要关键技 术有： 3.1 降低波阻的外形设计 超音速巡航的飞机应该按照预定的巡航马赫数修形，以取得设计 M 数时最好的全机面 积律分布，可以借助先进的计算机辅助设计软件进行CFD 计算或者风洞实验。未来的飞机 还要考虑修改外形达到雷达隐身目的，要使飞机能比较容易的达到超音速巡航的速度，需要 对外形做很细致的修改，尽量降低飞机的波阻。除此以外，摩擦阻力、形阻等阻力都要尽量 减小，应该使用更合适的翼型，更小的浸润面积，避免过多鼓包等修形。超音速巡航状态一 般是在中、高空，这就需要飞机在中高空具有良好的阻力特性和良好的升阻比。 3.2 隐身技术 未来的战斗机既有隐身的需求也要有优良的气动性能，而通过修改飞机外形达到雷达隐 身和红外隐身是目前比较常用的手段，但是解决隐身外形和获取超音速巡航的气动特性这两 者经常会有矛盾，最