昨天夏至,突然暴热,家里蚊子疯了一样过来咬人,夜里要睡觉也热的要死,室内28,院子26,坐了好久才躺下,还好半夜不断降温,舒服多了,今早10点才睁眼。
#美国歼8之F-102:美国趟雷大神
昨天,一个朋友说起F-106战斗机的事情,开始觉得这鸡鸡很土,默默无闻,感觉没啥看头,后来翻了一下资料,觉得还是很好玩,可以算是美国空军第一款三角翼战斗机,虽然该机名气没有同时代的幻影战斗机大,但是在美国航空史上,还是很有很重要的地位。
就看点而言,这也是美国最著名的趟雷机,高度类似中国的歼8,但是美国航空从二战后,经费和人才几乎无限量,所以,难题都轻松化解,不断高歌前进。
先说F-102战斗机,该机1953年10月24日首飞,1956年4月服役,这时间非常非常早了,最有意思的是,该机还遭遇了历史上第一次破音障阻力超标难题,最终依靠天才科学家的努力发现了面积率,最终在发动机推力不足的情况下,成功降低了阻力,实现了超音速飞行,后续的所有超音速飞机,都要感谢这款趟雷机。
这是F102战斗机的前身XF-92A,采用了机头进气,但是很快被废弃,改成了两侧进气,主要原因是美国空军需要一款带雷达的截击机,采用猎鹰空空导弹。
更有意思的是,F-102战斗机在研制过程中,还华丽的完成了从机头进气道两侧进气的转变,这一转变,中国航空工业耗费了整整30年时间,这就是大家著名的机头进气歼8I到歼8II战斗机。
就这个角度而言,美国人对机头进气和两侧进气认识是非常到位的,很快就发现机头位置必须留给火控雷达,这是不容争议的事实,最终美国没有在机头进气阶段过多停留就成功转向两侧进气,从而获得了安装先进火控雷达的空间和经验,这也是美国战斗机牛逼的地方之一。
面积率是飞机设计历史上的一次重大发明,F-102趟雷,后续所有超音速飞机都受益匪浅,设计师为了降低阻力,就不得不精细的按照面积率对飞机各个截面进行修型,这就成了超音速飞机的常规。
战斗机面积率的发明,使得飞机设计立马出现了转变,最明显的装备就是中机身的蜂腰,还包括在机尾发动机喷气口两侧外部加装一对突出的鼓包(面积律整流罩);加长了机头的长度;对座舱盖作低阻化修形(随之而来的视界恶化则通过让机头雷达罩下倾来弥补);对进气口修形以及为翼型前缘部分进行锥度卷曲处理(以缓和大迎角状态下延缓气流分离)等等项目。
1955年~1956年,制造了875架F-102A,后续该机被F-106取代,1973年开始退役,F102和F106这两代新机,国土防空则使用强悍的F-15替代,稍微老旧的F-106则换给国民警卫队使用,直到1988年。
作为一款耗费巨资研发的新型飞机,短短20年不到时间,就被美国空军报废了,而且还是2代新飞机,真是奢侈到炸裂,中国土豪换房子,美国人一言不合就换新型战斗机!同时期的苏联,那就悲剧得很,米格-21战斗机从1958年开始服役,在苏联熬到苏联解体才全部退役!
美国不停的给全世界做示范,要想搞出一款好飞机,那就疯狂给发动机投资,要想有强大的作战性能,那么就在航电上做文章,这些是航空界的常识,我们国家意识这些还是很晚,上世纪90年代才开始对航电加大投资,最终在10年后收获了雷达技术井喷,航空发动机的投资,也就最近10年才增加比较多,过去几乎是毛毛雨洒洒水,某些管理人员总觉得烧钱太多,拨款时候卡得非常严格。
F-102战斗机研发过程中,遭遇了阻力太大,难于超音速的事情,除了面积率做阻力优化之外,美国人还发挥了力量优势,那就是换!发!动!机!最开始使用J57-P-11型涡喷发动机,最大推力5吨,加力推力6.6吨,基本和米格21使用的P11发动机一样参数。
但!是!美国人很快不满意了,新发动机J57发动机换上,最大推力5.3吨,加力推力暴涨到7.7吨,真是做梦一样,长期以来,中国航空发动机增加200kg发动机都很难,美国人增加推力几乎等于喝水吃饭那么容易,这也是他们独特的优势,对航空发动机特别上心,投入很大,而且长期持续不断!
F-102的研制有很多难题,比如三角翼气动布局、无尾战斗机(无平尾)、空对空导弹以及全自动截击引导综合火控系统 等技术,美国F102成功后,法国人紧紧跟上,把F-102的两侧进气进气道换成F-104的半锥形进气道之后,很快就大开杀戒,在中东战争中,获得了无比的荣光。
这飞机设计也非常的拉风,为了降低飞行阻力,该机没有采用传统的外挂武器设计,而是采用了弹仓挂载空空导弹的模式,这一点,比后来的隐身战斗机,几乎领先了40年!这也是他们第一个趟雷。
当然了,趟雷多了必然遇到大地雷,炸的支离破碎的那种,他们弹仓专用的空空导弹是美国空军第一款空空导弹,也是最臭名昭著的猎鹰导弹,在越战中,命中率为0,很快退役,换成响尾蛇顶上。
帝国搞出来的新款战斗机,采用了弹仓设计,但是遭遇了猎鹰空空导弹这个渣弹,真是欲哭无泪。
很好玩的是,美国人还设计的并列双座教练机,这就是TF-102,采用了并列双座的疯狂设计,教学效率很高,而且他们还设计了全新的机头,皮托管进气道采用了机头整流罩遮挡,这种独特的进气道设计,被30年后法国阵风战斗机学了去,这种疯狂的设计,带来了极其糟糕的影响,极大的增大了机身横截面,阻力暴涨,飞机推力加满都很难破马赫1,这也是美国人过于癫狂,后续高速飞机设计,设计师都很注意降低机头尺寸,尽量避免并列双座,除了顶天神机F111,采用并列双座也跑的飞快,2.5马赫谁都追不上。
在美国航空史上,F-102和F-106名气不大,一生没有参战,战果为0,但是对美国航空技术界来说,却受益匪浅,踩了无数的雷,为后续的先进飞机研发做了很好的铺垫。
该飞机弹仓设计,可以挂着GAR1和GAR2空空导弹,还有火箭弹,这2款空空导弹都是猎鹰空空导弹的本主动雷达和红外导引头型号,恶评如潮,2个导弹产量都很高,分别是12000和10000枚,战果为0,真是浪费啊,这也是机载导弹界开天辟地必须付出的代价。
反过来说,要领先别人,就要耗费别人更多的资金和时间,而且会走比别人更多的弯路,中国的航空技术发展,从上世纪50年代开始到现在,几乎一直走跟踪的路线,少走了很多弯路,这是外国专家比较看重的。
新时代来临,我们也面临前面的美帝快跑不动的情况,在这种情况下,新探索的型号出现失误,彻底或者半彻底咔嚓,这是很正常的,或多或少,但是一定会有,这个时候,就需要有一定的宽容,永远趟雷都没事,老天爷才能干得出来。
这是该机比较牛叉的挂弹设计,弹仓可以安置空空导弹,采用内置收放挂架发射,舱门上也可以挂着扁平的火箭弹发射器,阻力也很小,由于该机是美国空军的国土防空截击机,所以这些设计没有一次投入实战,非常遗憾。
F-102从设计招标之始,安装了当时美国最好的拦截作战机载设备,主要包括可进行全自动追尾瞄准的MG-10火控系统、红外线目标搜索系统(于后期追加在座舱盖的最前端,类似于苏-27)、跟踪和拦截计算机、L-10 自动驾驶仪、APX-6A敌我识别器等等。
该机作为全美半自动防空体系SAGE重要一环,而全美半自动防空体系包括遍布北美乃至北极圈的雷达预警系统、防空管制数据链共享体系和庞大的数字计算机,这些都是世界首创,苏联后来跟进,综合了苏-15,还有国土防空军的苏-27,总体来看,美国人全世界布满上千个基地的同时,也把自己家门防护做的严严实实,不给别人任何可乘之机,其实也就苏联有骚扰的能力。
作为第一款三角翼战斗机,F-102性能并不高,该机最大速度只有1.25马赫,升限16.4km,爬升率很低只有80-90米每秒,和二代机常有的150-200米每秒差距很大,和外国战斗机相比,完全不占优势,威力好的地方就是火控雷达等设备比较好,所以很快被换掉,升级成F-106!
该机飞行性能惨烈的主要原因是,安装了大量设备,还有弹仓,外加比较大的机翼面积,所以发动机推力严重不足,该机空重高达8667kg(几乎和某型重点飞机类似),而米格21战斗机只有5700kg,差了几乎一半,虽然发动机做了巨大的升级,还是没顶住如此的狂暴。
空战重量11.4吨,最大过载7G不算差,但是速度太慢,外加爬升率太低,所以该机只能拦截一下苏联的老旧轰炸机,确实也仅此而已,该机退役主要是性能太过于落后。
#第二春F-106
这是F106A战斗机,可以看到该机设计比较古怪,发动机进气道是向内倾斜的,底部贴在机翼上,飞机有个很大的机头,安装火控雷达,座舱设计则比较bt,采用了分裂的三角形框架,超音速阻力很小,但是正前方视野太差,被竖立的框架所隔断,可以说,美国人在航空上的探索,也整出了不少幺蛾子,该机也算是美国战斗机里面视野最差的一款,作为截击机,接受地面的遥控和操纵,起飞降落都可以完全自动,其实飞行员要和不要也差不多,苏联人学会了这一套,地面指挥人员几乎可以操纵导弹发射。
F-106和F-102关系很密切,最早编号其实是F-102B,该机从F-102A超音速战斗机改型而来,气动外形、结构、军械和机载设备方面改动较大,采用推力更大的J-75发动机,战术技术性能有较大提高。
这里再次提出,美国航空的强大支柱,航空发动机超强的研制能力是关键,J-75发动机加力推力从F-102A飞机的7.7吨,暴涨到了11吨,增幅43%,前后时间仅仅差了4 -5年时间!这里再次强调,没有强大的发动机,就得在别的地方付出惨痛代价,中国耗费了40年在鸭式战斗机上,就是例证,因为鸭式战斗机空重小,阻力小,对推力的需求比较弱一些。
F-106战斗机基本就是F-102改型,F-102设计太复杂,空重太大,完全hold不住,最终不得不换装更大推力的发动机,支撑了场面,谁都想不到,美国人在发动机上的疯狂,使得飞机的换代速度疯狂加快,很快F-106也死于两台11吨推力推重比8 PW100发动机推动的F-15战斗机。
大家可以看出来,美国采用无尾三角翼设计,最看重的还是高速飞行能力,同时代搞这个设计的,就法国,法国求飞机重量轻,速度快,但是这种设计牺牲了起降性能,最终被苏联人所抛弃,苏联的飞机设计,都无一例外加了平尾,牺牲了一些高速性能,但是机动性还有起降性能大幅度提升,这些地方看总师能力,苏联的飞机设计师,能力还是很强的。
所以我们看到的无尾三角翼飞机,就是美国开路,后来美国也放弃了,法国人发扬光大,从幻影3开始到幻影4,幻影2000,还有后来惨遭被坑的印度光辉战斗机,美国通用动力公司设计的F-16XL也是一个路子,最终被F-15B改进成功的F-15E轻松击败。
F-106外形确实很漂亮,销魂的小蛮腰,曲线很美,换了新型发动机后,速度暴涨到了2.3马赫,几乎比F-102提高了一倍,这就是发动机的威力所在,单纯依靠空气动力学专家是很难提升性能的,最多在减阻上有一些成就。
美国人设计飞机,向来酷爱增加设备,换装新型发动机后,设计师立马疯狂塞设备,飞机空重从8.7吨增加到了10.8吨真是让人疯狂!(就这一点来看,航电就是核心战斗力,飞机不断增重才能提升作战性能)
空战重量14.2吨,可以做7G机动,这个指标就比较好了,最大起飞重量17.6吨,在上世纪50年代,妥妥的单发重型战斗机。
大升级发动机,带来了速度的疯涨,这是一个很好的消息,很快美国人意思到,继续增加推力,就可以增加平尾提高机动性和起降能力,阻力增加那点事不难摆平。
就这个角度来看,法国人和中国都是严重的发动机困难症,发动机上不去,那就得在航电设备,机载武器,飞控和气动上疯狂下功夫,这也是佛门说的,方便有多门,门门都是坑,觉得哪门不方便可以换一门,进门以后必须把坑填完。
换了发动机后,海平面爬升率暴涨到了210米每秒,这是一个很好的数字。
经过多个型号的摸索,美国人经历了常规布局F-104,F-4,无尾三角翼F102,F106,还有变后掠翼F-111和F-14,最终稳定在了常规布局上,这是一段很漫长的探索,美国人耗费了无数的金钱和人力物力,这是他们制胜之道。
门路无尽,1970年代开始,中国和欧洲则在美国常规布局大获全胜的时期,走向了完全不同的路子,这就是鸭式布局,虽然美国人也做过一些验证机,还是没有走到最后,他们觉得,就他们的航空工业基础,使用常规布局也能拿到巅峰水平,不必要冒险,这就是他们不同的选择。
PS:就到这里了,昨天夏至,热死人,真是吃不消啊,有点偷懒的意思,不知道明天会不会休息停工。