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研製五代機,隱身性與機動性能否實現雙贏

華夏經緯網 > 軍事 > 兵器大觀 > 空戰      2023-05-26 09:50:22

  機動性與隱身性

  戰機設計能否實現雙贏

  ■齊呈榮 柯青坡 侯知健  

南韓KF-21戰機。資料照片

  前不久,有消息稱,南韓KF-21戰機成功進行導彈投放試驗和機炮試射。自去年7月首飛以來,KF-21進行了約150次試飛,驗證了超聲速巡航能力以及雷達等先進航電的性能。

  談起五代機,隱身性、超聲速巡航能力、超機動能力、超資訊優勢等是其必備性能。這些性能為五代機提供強大戰鬥力的同時,也大幅提升了五代機的研製難度。

  研製五代機,隱身性與機動性常常相互掣肘。科研人員在設計戰機時,平衡各方面性能是貫穿研製全程的核心工作。那麼,隱身性與機動性的矛盾從何而來?

  答案藏在氣動佈局中——為避免雷達波照射形成明顯的回波信號,隱身戰機對外形設計有著嚴格要求,即“外形整潔光滑”。但也帶來兩個問題:

  一是戰機外形受到限制。眾所週知,鴨翼佈局在機動性方面有著得天獨厚的優勢,但會直接破壞隱身性,這讓帶有鴨翼的第三代和第四代戰機,很難發展為隱身戰機。無尾飛翼佈局與鴨翼佈局則完全相反,具有極好的隱身性能,但控制能力較差,幾乎喪失了超聲速機動和短距起降能力,僅適用於B-2等機型。目前全球現役五代機,均沒有採用無尾飛翼佈局。

  二是戰機進氣道設計難度增大。以F-117戰機為例:為避免進氣道形成強烈空腔反射,設計師採用開滿孔洞的格柵封住進氣口以實現隱身,這種設計對戰機進氣能力造成影響,導致F-117無法實現快速機動飛行。

  “米格-31之後再無高空高速截擊機。”隨著偵察探測技術發展,一味追求戰機飛行速度顯然是不合理的。戰機一旦被防空導彈鎖定,就很難逃過被擊落的命運。正因如此,在戰機研製過程中,科研人員將隱身性放在首位,捨棄了部分機動性。即便是目前最先進的隱身戰機,其飛行速度與高空高速截擊機相比也有不小差距。

  不過,科研人員並沒有放棄對戰機機動性改進的技術探索。在注重隱身性的同時,嘗試多種方法提升戰機機動性。

  一是改進進氣道。電磁計算能力的進步,從一定程度上解決了隱身戰機機動性差的問題,科研人員設計出異型截面的扭曲空間,讓雷達波進入進氣道後像是掉入黑洞一樣,在內部反射過程中不斷被吸收衰減。

  二是變更氣動佈局。通過在特定位置噴出高速氣流,以取代襟翼等氣動面,強化隱身戰機機動性。但這種方法會使發動機産生很大消耗,目前僅在小尺寸無人機上應用。

  三是發展隱身材料。隨著材料技術進步,“超材料”這一新名詞走進人們視野。超材料是一種更新、更強大的隱身材料,有望實現真正的隱身。科研人員通過改變超材料結構,實現對電磁波的任意調整,滿足定制化電磁功能的需求。在一定程度上,吸波材料的隱身性更強,留給提升戰機機動性的裕度也就越大。

  未來,隨著雷達探測技術進步,針對微小目標的遠端探測能力越來越強,解析度越來越高,抗干擾能力也越來越好。即便是戰機上微小的凸起、縫隙也會被雷達精準探測到,這對隱身戰機設計提出更大考驗。

  事實上,僅依靠對現有隱身戰機平臺進行技術升級,包括更換電子對抗設備、運用新的吸波材料等,很難規避未來先進雷達的捕捉。因此,未來隱身戰機的基礎氣動佈局還需要進行大幅改進,以獲得更好的低散射特徵,這意味著戰機氣動外形將更加整潔光滑。機動性與隱身性能否實現雙贏,對航空設計師將是一場長期的考驗。

文章來源:中國軍網-解放軍報
責任編輯:唐詩絮
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