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 關於超音速巡航
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作者 前一個標題 標題 下一個標題  

oops
路人甲乙丙

638 Posts

Posted - 02/24/2021 :  22:24:44  會員資料 Send oops a Private Message  引言回覆
這次美國有風聲要弄4.5代/5代減新機
還說希望有超音速巡航能力
(真的很意外這年頭還把飛行性能擺在前頭要求)
想跟風問一些超音速巡航的問題

個人印象中的超巡防礙因子:
1. 先天靜穩定 甚至不夠高的先天靜不穩:
會在超音速環境產生很大的配平阻力
甚至F16/M2K這種靜不穩10%上下的
到達穿音速上限M1.2時都變靜穩了?

2. 針對高空高速環境特化的發動機:
似乎最表面的分辨法是看旁通比?F119據說越在高空高速環境
輸出就越強 以前看F16/79的輸出時也意外發現高空輸出多出近10%
(不計特殊輸出模式)以前也聽說M2K的M53在高空輸出會反超F100

3. 阻力設定:
既然是四代半 一定程度的匿蹤是必須的 S型匿蹤進氣道據說阻力不小
但從F16改裝DSI狀況來看 設計得宜的時候也不一定要這個S型氣道?

4. 用向量噴嘴作弊:
不記得在哪看來得了 說F22除了靜不穩設定很高 F119硬幹之外
也有用向量噴嘴補償一點昇力前移問題 但噴嘴對飛行方向有夾角
推力會被浪費掉不是嗎?
(是說F-4的噴嘴也是跟主翼有先天夾角 令人好奇不會產生低頭力矩嗎)

以前美國曾有風頭說要升級大量現役F16來輔助F35 但這次卻說要弄全新機
還說要超巡 令人好奇是不是因為F16的架構沒有潛力改出超巡能力的關係

再問一個 有一次看討論的時候發現F110 F100的旁通比都有過變化
前者在F110 GE129時從.87降至.78 後者在F100 PW229時從.70降至.40
F100那個降法太驚人了吧?差好多 是因為風扇級數與壓縮級數不一樣?
還是發動機外部輪廓也不同了?
這就是之前有網友在吵F100的高空加速性能比F110好得多的原因?

Edited by - oops on 02/24/2021 22:25:38

davidboy
路人甲乙丙

2521 Posts

Posted - 02/25/2021 :  10:45:22  會員資料 Send davidboy a Private Message  引言回覆
1,进一步放宽静稳定度,确实对跨音速和超音速升阻比有好处。但是太大了对大迎角低头控制不利,对飞控要求太高。
我记得三代机一般都是3%上下,四代机做到10%上下。手机登陆查不了资料,F16和幻影2000应该没有10%那么大。

2,涵道比越低,高空高速性能越好,在高空高速涵道比为0的涡喷发动机更占优势,所以下一代航发都选择变循环技术,在整个包线都占优势。

4,超音速下战斗机进气道一般躲在机头激波锥内,对超音速阻力没什么贡Y。貝w超音速阻力的主要是飞机最大截面积,和机翼水平形状(后掠角)。
但是不同的进气道在超音速下的总压恢复差别巨大,总压恢复系数下降1%,发动机推力最多可能下降2%,所以进气道设计对超音速推力影响很大。
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BlueWhaleMoon
我是老鳥

6934 Posts

Posted - 02/25/2021 :  10:55:34  會員資料 Send BlueWhaleMoon a Private Message  引言回覆
有一個點要先釐清,超音速需求是多快

1.1M的超巡與2M的超巡,設計重點天差地別。

比如說2M+進氣道就是重中之重,沒啥妥協餘地
理由就是D大所提的總壓恢復
==
唯一支持蔡總統國防預算占GDP3%政策

Edited by - BlueWhaleMoon on 02/25/2021 10:58:18
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oops
路人甲乙丙

638 Posts

Posted - 02/25/2021 :  12:09:43  會員資料 Send oops a Private Message  引言回覆
quote:
Originally posted by BlueWhaleMoon

有一個點要先釐清,超音速需求是多快

1.1M的超巡與2M的超巡,設計重點天差地別。

比如說2M+進氣道就是重中之重,沒啥妥協餘地
理由就是D大所提的總壓恢復
==
唯一支持蔡總統國防預算占GDP3%政策


既然都特別拿出來講 我想大概不會是1.1M吧
高穿音速域好像都體現不出什麼差異
既然要做 可能會設定成EF2000那個1.4M超巡?
這樣的話恐怕不能用輕便高匿蹤的DSI 得用加萊特?
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BlueWhaleMoon
我是老鳥

6934 Posts

Posted - 02/25/2021 :  13:36:28  會員資料 Send BlueWhaleMoon a Private Message  引言回覆
問題是4.5代是F35的低配機,顯然性能指標不太可能太有野心

搞不好還真是1.1M超巡。

==
唯一支持蔡總統國防預算占GDP3%政策
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davidboy
路人甲乙丙

2521 Posts

Posted - 02/25/2021 :  16:59:49  會員資料 Send davidboy a Private Message  引言回覆
应该不会选择1.1Ma,超音速飞行的阻力和马赫数不是完全正相关。
一般来说0.9~1.3Ma是跨音速区,阻力较大,1.3Ma之后完全突破音障进入超音速区阻力反而会ㄓp,然后再随速度慢慢上升。

Mig25这类高速性能突出的三代机都可以开加力突破音障,在超音速区关闭加力用最大军推就可以维持较长时间超音速飞行了。F22横空出世之后,这些飞机往往都因此标榜自己有“亚超巡”能力。

超巡的概念,应该追溯到ATF项目当年的指标:不开加力,可以在1.5Ma持续飞行30分钟。

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ki1
路人甲乙丙

3751 Posts

Posted - 02/25/2021 :  19:48:43  會員資料 Send ki1 a Private Message  引言回覆
quote:
Originally posted by oops


個人印象中的超巡防礙因子:
1. 先天靜穩定 甚至不夠高的先天靜不穩:
會在超音速環境產生很大的配平阻力
甚至F16/M2K這種靜不穩10%上下的
到達穿音速上限M1.2時都變靜穩了?


機體不太小的話,或可參考F-106應對方式
越高速時越把油往後移
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oops
路人甲乙丙

638 Posts

Posted - 02/25/2021 :  20:01:01  會員資料 Send oops a Private Message  引言回覆
quote:
Originally posted by ki1

quote:
Originally posted by oops


個人印象中的超巡防礙因子:
1. 先天靜穩定 甚至不夠高的先天靜不穩:
會在超音速環境產生很大的配平阻力
甚至F16/M2K這種靜不穩10%上下的
到達穿音速上限M1.2時都變靜穩了?


機體不太小的話,或可參考F-106應對方式
越高速時越把油往後移


以前一直以為這是現代飛控又不需要高G機動的民航機才能用的招式

原來戰鬥機也有人用啊
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dasha
版主

39953 Posts

Posted - 02/27/2021 :  10:26:30  會員資料 Send dasha a Private Message  引言回覆
1.F-16與Mirage 2000時代的靜不穩定性大概才3~5%,這個數字是指重心與氣動力中心的距離有多長,0%的話是配平阻力最低的狀況,但飛機很難常態維持0%,而靜穩定在傳統構形下尾翼施加的下壓力矩會降低總升力,所以不如靜不穩定施加向上力矩來得好,只是也要有限度,不穩定太高的話配平阻力還是會跟著增大.
2.旁通比是指有噴油去燒的空氣與沒有噴油去燒的空氣比例,沒有噴油燒的空氣雖然能幫忙冷卻,但總能量終究較低,阻力越大的時候越需要多一些空氣一起燒,所以才會拿旁通比當指標.
但旁通比不是唯一值得注意之處,海平面時的引擎壓縮比有時可以指示這引擎有沒有針對高空與超音速特化,因為高速時空氣衝壓會提高溫度,壓縮比高的空氣有更多氧氣燃燒也會提高燃燒室溫度,單純以能量來說溫度越高越好,但引擎與機身受不了就不行,F100/110這個世代重視穿音速性能的引擎,到高速就要收油門以免燒毀,所以同個時代的引擎中,如果有哪種的海平面壓縮比特別低,那就要注意這引擎是不是針對比較高速環境設計.
3.與其說阻力不如說能量消耗,直線的進氣道最不容易產生氣流畸變進行無謂的能量消耗,彎曲的就有這顧慮,不過老一代那些可變斜板或衝壓錐能遮住引擎一部分正面,有沒有可能設計出兼顧衝壓與匿蹤需求的設計是有人想玩的,當然這個玩失敗會很慘就是......
4.向量噴嘴是代替配平翼面用的,高速時產生的阻力低,而且速度高的話翼面受到的空氣壓力大,馬達的問題也很麻煩,所以才會想到用向量噴嘴.

下面這段文字雖然是寫裝甲車,但飛機碰到的問題差不多:
"大概1930年代開始,美軍履帶車大概每5年就有一批新計畫,每個軍官廿卅年服役生涯中都會碰到數次最後成功服役的新車研發案,累積M26/48/60的失敗後推出M1這種高生存性車輛,M44/75/59的過大後推出M113這種極簡設計,但1980年以後看到的都是舊車升級或技術研發,所有人的經驗就是盡量在車上塞東西然後嫌車子太小,現在有個可以自由發揮的新平台,這些新手團隊搞出的花樣,簡單講就是要FT-17大小(7噸)安裝Char 2C(69噸)的裝備,不可能的話妥協方針就是讓車放大,而不是M44到M113那樣砍"
F-35的問題之一,就是剛開始不斷加東西,到一定階段又不斷砍東西,最後每個人都覺得加了不該加的東西,砍了不該砍的東西.要避免這問題,大家多跑幾個案子搞清楚狀況比較有效,一直老飛機升級就是新建案會失控.
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BlueWhaleMoon
我是老鳥

6934 Posts

Posted - 02/27/2021 :  10:44:03  會員資料 Send BlueWhaleMoon a Private Message  引言回覆
所以美國海軍又走回伯克與FRE的魔改升級XD

==
唯一支持蔡總統國防預算占GDP3%政策
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dasha
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39953 Posts

Posted - 02/27/2021 :  11:47:00  會員資料 Send dasha a Private Message  引言回覆
quote:
Originally posted by oops

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Originally posted by ki1

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Originally posted by oops


個人印象中的超巡防礙因子:
1. 先天靜穩定 甚至不夠高的先天靜不穩:
會在超音速環境產生很大的配平阻力
甚至F16/M2K這種靜不穩10%上下的
到達穿音速上限M1.2時都變靜穩了?


機體不太小的話,或可參考F-106應對方式
越高速時越把油往後移


以前一直以為這是現代飛控又不需要高G機動的民航機才能用的招式

原來戰鬥機也有人用啊



其實VG翼機用這個用最兇,而且甚至是物理移動--機翼的油箱是油箱與油一起前後移動!倒過來如P-51或MiG-21,油量少到一定程度有不穩定的風險,駕駛自己考慮要不要冒險.

又,最早號稱能不開後燃器超過1Mach的西方噴射機,是F-100,蘇聯MiG-17甚至在試飛時曾達到此成就......這有多早?所以軍方提出要超巡的要求,問題不是容不容易達成,而是他們要怎樣的條件下達成.假如是軍方要保密所有雜誌不能報詳細需求那還罷了,比較麻煩的是軍方其實也沒有詳細需求,那就等於1970年代最早的那個ATF計畫,從F-5到YF-12大小的傢伙都有冒出來的方案,只是單純的技術研究而已,完全不能認真看待......
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oops
路人甲乙丙

638 Posts

Posted - 02/27/2021 :  21:55:04  會員資料 Send oops a Private Message  引言回覆
有的大陸網站認為F119壓縮比為26
這相比後期四代機引擎來說不算低啊?還是說這終究是對岸推估值而已?
另外EJ200壓縮比好像也是26 之前有人稱這雖不是後期四代最高
但只用上最少量的風扇與壓縮級便實現 可見其功力
現在反過來看 這是不是為了達到EJ200那個超音速巡航 故意做的設定?

這個壓縮比對應高空高速能力 我只想得出一台M53 壓縮比好像才只有10上下
不知道是因為設計基礎老舊 還是故意錯開F100的低空能力故意往高速做設定....
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oops
路人甲乙丙

638 Posts

Posted - 02/27/2021 :  22:14:00  會員資料 Send oops a Private Message  引言回覆

關於用載油重心偏移來補償昇力中心偏移
以前曾在友討論區高教機討論串
空想用這招來滿足教練機與部訓機昇力中心不同問題
但隨即感覺到沒那麼容易 因為油料移動容易 但供油油箱與供油系統的位置卻是固定的
當總存油量過半時 要調整空箱位置來控制重心不難
但存油量不足時好像就會有麻煩 那個時候還設想前後兩組供油系統
但這麼一來就沒備援了
(空想時是使用F16的供油系統當基礎 供油系統一套負責前方與左翼諸油箱
另一套負責後方與右翼各油箱 所以當時以為不可能)
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dasha
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39953 Posts

Posted - 03/06/2021 :  09:21:26  會員資料 Send dasha a Private Message  引言回覆
quote:
Originally posted by oops

有的大陸網站認為F119壓縮比為26
這相比後期四代機引擎來說不算低啊?還是說這終究是對岸推估值而已?
另外EJ200壓縮比好像也是26 之前有人稱這雖不是後期四代最高
但只用上最少量的風扇與壓縮級便實現 可見其功力
現在反過來看 這是不是為了達到EJ200那個超音速巡航 故意做的設定?

這個壓縮比對應高空高速能力 我只想得出一台M53 壓縮比好像才只有10上下
不知道是因為設計基礎老舊 還是故意錯開F100的低空能力故意往高速做設定....



F119與EJ200的高溫段溫度比F100/110要高得多,用材料優勢撐高低速性能,沒辦法用高溫材料的M53就只能犧牲海平面壓縮比,換取讓飛機有攔截MiG-25的可能.
然後,與F119同期的引擎如果不需要重視超音速性能,壓縮比可以拉到30以上.
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oops
路人甲乙丙

638 Posts

Posted - 03/10/2021 :  09:37:23  會員資料 Send oops a Private Message  引言回覆
感謝
看來不同世代的發動機不適合併同討論 容易混淆
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