|
|
无侦-7还是中国空军的新兵,但已经在台海、南海、西藏多有现身。据说在南海的时候,美国海军F-18E战斗机出动驱赶,但达不到无侦-7的巡航高度,只好翻肚皮、秀导弹,也算示威一把。无侦-7废话少说,只是埋头咔咔猛拍照。还真是埋头,因为F-18E和美国航母都在下方。
7 } M! S0 T8 P4 Y" |9 s
) |" s+ X1 V3 A: g ]据报道,近来无侦-7飞到日本海去了。
: \2 w/ i# l( Y3 _4 ?# g( O' R8 D% l
# q9 e, c. d% [+ b. l% }* A
日本空自F-15在日本海拍到的无侦-7
$ @# @& G+ o9 @' m
: h1 l0 v2 ]4 S& _( H% c其实在2023年,无侦-7已经飞到宫古水道。日本空自F-15的升限比美国F-18更高,但还是不够,最后只拍下一张仰视图,连平视无侦-7都做不到。在日本海出现的无侦-7的飞行路线是个迷。由于没有飞越对马海峡的报道,推断有可能是穿越俄罗斯领空飞入日本海的。如果属实,这意味着中俄军事合作进入了全新的层次,但这是另外一个话题了。( P& w2 q9 n9 p7 p: H% O2 H
1 B5 E- [2 x) {9 }5 a% C) ?
在2006年珠海航展上,无侦-7以模型形式出现,命名为“翔龙”,还是单垂尾设计。在2021年珠海航展上,实体飞机正式展示,定名无侦-7,改为V形双垂尾,发动机也由涡喷13改为涡扇13,可能是非加力型。
0 E. |3 t+ H! d: K$ [7 Q# L+ Z& l+ E
据报道,无侦-7的长度14.33米,翼展24.86米,采用涡喷13的原型的巡航速度为750公里/小时,实用升限18000米,航程7000公里,留空时间10小时。改用涡扇13后,航程和留空时间可能显著提高。, G8 _7 o8 n8 `: U/ e
j. Z' u- e4 M8 l; Q3 a/ ^5 ]# `5 m4 R+ O
% ?7 D9 p& M- D! t+ t1 d无侦-7采用独特的搭接翼,但还是因为外观有几分相似,被戏称为“全村鹰”
' f+ q. Q- c. t* \
$ t/ r( r! ?' s3 I
' O; ]+ `+ f, y
“全球鹰”当然是美国的RQ-4
- C r: n; D- @) }
. h% {3 j/ e; H k2 C4 o3 S无侦-7被戏称为“全村鹰”,这可看作低配的美国RQ-4“全球鹰”。这是世界上唯二的高空长航时(HALE)无人机。相比之下,“全球鹰”长度14.5米,翼展39.9米,巡航速度570公里/小时,航程22800公里,留空时间34小时以上,实用升限18000米。- B2 G1 i& I4 r' r
& d* ~! z/ i4 J2 b: d( u; U( b2 H
无侦-7无疑是够用的,18000米的升限很有用。F-18翻肚皮,赌气比有用性更多。导弹可以上射,但还是有限制。在特别高的高空,导弹为中低空优化的气动控制显得不足。还记得气球事件吗?那时失控飘飞进入美国的中国气象气球在18000-19500米高度,美国F-22要拦截,可是费了不少功夫。% X6 Y6 t e C' b; |
. }; Q G& I) X0 o4 K* d
这当然是因为气球很难用雷达制导的空空导弹打有关,红外制导的空空导弹也必须靠近了才能锁定。无人机的雷达和红外特征比气球大得多,但采用足够的隐身手段的话,依然不容易打,何况无人机还可以配置自卫干扰和反制手段,并在航迹规划上主动躲开高威胁区域,增加生存力。
: I( U% ]1 p7 A; ]
9 w9 J0 Z# d0 a" C; L" i$ V超高空有大用。$ t7 r% h, S* D1 w
4 g% Y8 Y; a7 y# f- Y$ C
作为侦察机,站得高,看得远。在18000米高空,地平线在480公里以远,监控面积达到73万平方公里;降低一半到9000米,地平线就只有340公里了,监控面积降低到36.6万平方公里。
$ ~3 X+ |( R% P! k) _2 \1 H* O$ \# s F: {# Q
对于日本海来说,无侦-7只需要在日本海中线,就可以监控整个日本列岛。在南海,从西沙周围的巡逻位置,就可以监控从越南沿海到菲律宾沿海的整个南海北部。在中印边界中国一侧浅近后方,则可以监控新德里以北的全部印度北方。
9 j8 u( b( H P$ C6 o5 H3 h: O4 j: m% n. Y! C1 N
在大国对抗的场景里,高空长航时无人机的作用还超过侦察。由于巡航高度高、覆盖面积大,在通信卫星、导航卫星容量不够的时候,可以填补缺口。在卫星被打掉或者因为故障、损坏而暂时失能的时候,临时补缺更是意义重大。2022年河南水灾的时候,一架翼龙-2H无人机在空中担任5-6小时的手机通信临时基站,就是类似功能在战争时期的预演。
1 G8 r, ] |; B% }( o+ j
; t" l4 V' G' e" l- A9 X# M但无侦-7要好用,还需要大大增加留空时间。
- s; W' q4 u2 ?) M
/ ` k3 l ^7 ~) n4 XRQ-4的留空时间长的多,是因为采用超大翼展的细长机翼。机翼是产生升力的主要手段。翼面积越大,产生的升力越大,但这是有条件的。
c: N# {/ L" G, A) `5 T6 n8 A" K) S0 A
: E* A; D# i/ h1 E机翼产生升力依赖气流的连续性。气流流过粗短(大展弦比)机翼时,气流流经上表面的路径较长,首先摩擦阻力大大增加,其次容易发生气流分离和各种复杂涡流,产生升力的效率大大降低。气流流过细长(小展弦比)机翼时,很快在后缘汇合,连续性得到很好的保留,上下翼面的速度差形成升力,摩擦阻力更是大大降低,产生升力的效率达到最高。, Z! t) I% @! j! J
. Y: r# l7 c0 ], c大翼展,细长机翼,这才是高升力的密码。滑翔机就是采用细长机翼的典型,可以在无动力的情况下滑翔很远的距离。
' q) c) @+ T: K- m5 T0 G/ m: w4 P. _/ U+ ?" J' C8 P
事实上,高升阻比还需要小后掠甚至平直翼,因为后掠角导致迎面气流沿着后掠的机翼前缘有所“溜肩”,降低产生升力的效率。后掠翼本来就是接近音速时推迟局部气流速度超过音速、导致激波阻力而采用的。对于以长航时为主的无人机,降低速度并不是多大的问题。因为后掠角而降低升阻比才是问题。/ e- V- L; n0 x4 c7 V& U# s8 ~
- @; n4 w% g/ Y, b& ~' O在极端情况下,采用超大翼展的平直翼无限接近于平直翼的飞翼,气动效率达到最高。但相对纵长也降低到极限,容易发生俯仰控制力矩不足的问题。洛克希德RQ-3“暗星”就是失败的先例。/ J( n( R' D" R; b# h4 [5 X
/ q0 n2 s8 z- V/ f9 ]: V u% B( f2 b0 B% X
/ o6 b2 p( Z7 f$ ~
洛克希德RQ-3“暗星”具有夸张的大翼展和高展弦比,具有出色的留空时间,但因为俯仰控制力矩太短而不能解决稳定性问题,最终下马
( i- r# ], N$ Z: D* {3 G" j( D" K, g$ t0 ]+ [. H3 |
但是即使用足够长度的机身和有效的尾翼解决俯仰力矩问题,大展弦比机翼也有制造难度增加的问题,更有机翼刚度较低而带来气动控制反转的问题。刚度较低的机翼不仅在气流作用下会上下挥舞,还可能在副翼偏转时沿展向轴线发生扭转。" V9 ~% D" l5 @$ V( V& p
# d4 i6 p( C7 h
0 C% c! b& w( r* ?7 K" X4 K! f
机翼刚度不足时,副翼压低可能导致机翼“埋头”,降低迎角,反之亦然
( K2 U, L e; }2 Z `9 U$ Q" c; F" h% n1 _" e
副翼在机翼外段后缘。在正常情况下,左右副翼一上一下偏转时,向下的一侧产生向上的压力,向上的一侧产生向下的压力,形成横滚力矩。但刚度不足的机翼会因为副翼形成的压力而发生弹性扭转:向下的副翼偏转造成机翼“向前拱起”,降低机翼迎角,实际上降低升力;向上的副翼偏转造成机翼“向后蹲下”,增加机翼迎角,实际上增加升力。也就是说,发生气动控制反转,横滚力矩反向,非常容易造成失事。2 v8 x: H; r/ R% G. L( y2 s
" q! }6 S6 D; _- S8 h2 i: }. q襟翼在机翼内段后缘,机翼结构离翼根较近,气动弹性扭转的问题较小,但还是可能发生。
: n0 [+ u+ f! h, b/ _3 y9 |9 \. Z' ^2 ? |- @6 |
增加机翼刚度可以解决这个问题,但要大大增加重量。在飞控律中限制副翼动作是另一个办法,在气动扭转快要导致反转的时候“适可而止”,但要大大限制机动性。
% E' B% Y; F9 p* c( H9 p1 ]: V+ G
但无侦-7那样的搭接翼(也称菱形翼)就极大缓解了机翼刚度问题。半翼展处的搭接使得内翼段几乎不可能发生气动弹性扭转,无侦-7的襟翼就在内翼段;外翼段靠近搭接点的部位也较少受到气动弹性扭转的影响,但依然远离机身中轴线,横滚力矩够大。% {. A% l0 V7 ^
4 _6 _/ j0 x5 t
这意味着无侦-7的飞控难度较小,或者说,不需要对机动性做不必要的限制。" C/ D+ w% B, Z% F
; _$ x3 U/ c; A0 ~
作为高空、长航时无人机,机动性本来就不是太大的问题,所以这个优点不能说有多突出。
5 S1 A$ K- h( U: Q7 }1 O# I- W% t9 [ _% ]" o: |, a! t0 s
然而,搭接翼决定了后掠角较大,巡航速度太低反而不经济。但就HALE无人机而言,巡航速度较高相对于长航时来说,并不是多大的优点。如果能选择的话,长航时更重要。9 B6 L1 P# Q4 |6 T; `" ?4 }5 B
9 y# F5 w1 i9 t0 \继续增加翼展也有问题,翼尖位置会非常靠后,升力中心位置要相对后移,全机的重心平衡有点困难。
/ @4 u4 a6 {( K
& d5 h! ? z" R8 W$ `更大的问题是:速度大范围变化时,升力中心的前后移动太大,带来配平困难。早期人们对后掠翼缺乏理解时,有过在降落减速时,外翼段首先失速,升力中心大幅度前移,造成机头不可控上扬。F-100“超级佩刀”上这个问题最严重,人称“佩刀舞”,是很多失事的元凶。
/ M% m/ x! M8 {8 r0 u! ?
* q8 X# |/ ~1 S0 _! }2 {; e降低后掠可以减小升力中心的移动问题,但需要前后翼都是小后掠,导致前后翼的翼根在机身中段紧挨着,在结构上接近简单机翼,降低搭接翼的优越性。在极端情况下,前后翼的翼根重合,这就回归到普通机翼了。
8 z7 Q2 H, `" p g( y0 C" m& S8 f) P% |" g' L0 i4 w2 |3 E
与同翼展平直翼相比,搭接翼本来就因为前后翼有高差而迎风阻力较大,升阻比要打折扣;同平面前后翼则有复杂的翼间干扰问题,同样升阻比要打折扣。
( o' ^6 L& n7 J a* f/ C. k4 ?, G; q. N+ h5 h- c- s: J- D
由于这些问题,搭接翼尽管概念上诱人,在实用上并没有得到广泛拥抱,无侦-7是少见的实际使用搭接翼的例子。
0 [6 L1 L+ a2 M/ m$ k
0 k0 ]+ {/ u t' G1 I' W
" _% `6 j, D3 q& c: U1 D4 K3 v& J
DARPA的X-65是用于流体飞控研究的,用射流代替气动控制面,但其两段式后掠的搭接布局也很有意思
( a2 R- M$ D1 ]: v, Y$ ^) _, k1 o) w, i& N3 d
然而,像美国X-65研究机那样,外翼段改用小后掠甚至平直翼,升力中心移动问题就小得多。小后掠翼甚至平直翼对加大翼展的限制也很小,非常有利于提高升阻比和长航时飞行。
# ?5 Y# C$ W8 F" o& Q& t* |7 p: h7 p8 f7 T. _' _& ~8 x
大翼展不仅有利于长航时,也有利于提高升限。洛克希德U-2就是先例,实用升限达到21000米,地平线更远,达到520公里,监控面积也增加到85.5万平方公里。8 d$ y2 p& b0 _& v; j
0 N8 L. @, _) M7 e
5 x) ]+ g8 V; C! m7 Y
U-2的升限达到21000米& x$ h& [0 ]8 m$ G% |' m
: [ S$ y4 W. A0 p o6 b% `两段后掠的搭接翼用于改造无侦-7的话,翼展增加50%甚至更多都没压力,而且不会引起升力中心移动和飞控问题。: z3 Y! p1 H5 v. m1 D% q/ ]1 k
4 w9 V4 f6 Q6 M$ s' m3 _
增加翼展增加一点阻力和重量,但在大大增加升阻比的同时,保持抑制气动弹性扭转的优越性,结构刚度的先天优势也降低机翼设计和制造难度,还是得大于失的。如果像U-2一样把巡航高度提高到21000米以上,覆盖范围和有用性进一步增加。
2 z4 Z& m' p) o1 O/ I ]$ ]5 S
, {+ @7 P# F% o, R5 u如果翼展大到影响机场运作,还可以考虑折叠翼,外翼段在起飞前和着陆后向内折起,减少地面运作中的占地。搭接点是天然的折叠点。: W) X( g' `- l2 N/ H
! e* k( G6 G$ C% l% d涡扇13(尤其是非加力型)比涡喷13省油,但还是有推力过度的问题。涡扇13的军用推力达到56.75kN,接近涡喷13的加力推力(63.7kN)。相比之下,RQ-4的F137涡扇(来自罗尔斯-罗伊斯AE3007)只有34kN。
+ U' Z R/ g6 m2 p; ]9 n6 b- a. z6 A D; W$ q4 s
无侦-7的空中和起飞重量缺乏数据,但从机长和翼展推断,应该低于RQ-4,RQ-4三倍之多的航程和留空时间一部分来自增加的载油量,一部分来自发动机低油耗。9 G7 |: D* ^) X6 Z# h* j; Q0 v
& Z6 |+ T6 T, B y中国航发正在自由王国的门槛,更先进但小推力的涡扇发动机只是研发重点问题。涡扇13还是基于苏联RD33的基本技术,而RD33在苏联时代都不是技术水平最高的,AL31的技术水平更高。涡扇19的技术水平还要高,据传为歼-35的动力,但中推的推力接近AL31,推力太大了。
2 r0 k& ]% Z# K5 N2 e- H& h9 X( ]) q; H* N+ x1 q
中国需要小推力涡扇,这是无人机大发展的需要。高空长航时无人机的速度要求低,气动布局灵活,甚至可以考虑用涡轴发动机的原理,在低压涡轮后增加一级自由涡轮驱动的风扇。
, s3 B- x- D1 x; J x# B: P! I, y$ @9 n
自由涡轮说穿了就是风车。低压涡轮排气的能量不直接用于产生推力,而是主要用于吹动自由涡轮,自由涡轮带动风扇叶片,产生主要推力,进一步减速降温后的喷气产生其余推力。自由涡轮也可以两级反转,进一步提高推力效率和增加推力。
% V9 h4 I2 l3 x0 ]/ M5 u8 s' a, Y) _6 p% G* G4 _9 [* ^$ n1 ^* ]
这其实就是桨扇的一种构型,推进效率接近涡桨,速度接近涡扇。噪声较大的问题则由于推力级较低和飞行高度很高而缓解,但比常规涡扇还要省油很多,机械复杂性方面则因为取消了涡桨所需的减速齿轮箱而大大简化。& y3 }9 b, x, Q9 x6 X
) r. E# h( a+ @. y7 \: u
用于无侦-7改装的话,尾置发动机对后机身的限制较小,也容易避开双垂尾。很高的升阻比意味着起飞、着陆姿态较平,较高的发动机位置也减少起飞、着陆中桨叶触地的问题。1 Q/ A1 ?! r2 r2 v8 x* E/ |4 W9 q
- ]3 F" E- e0 B5 } ?& c( v, h+ Z/ ]
但无侦-7的航程和留空时间达到“全球鹰”水平的话,有用性提高不言而喻。实用升限进一步提高到U-2水平的话,就更上一层楼了。
% T- v" ^% R; G+ a
0 z0 s. a4 `$ ]& A2 S+ ? |
评分
-
查看全部评分
|