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突破五代机定义的优秀之作

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说到双发六代机,不得不说下法德的六代机,#战斗机#部分体现六代机的要素:更好的隐身能力(宽频+全向隐身)、更高的超音速巡航速度、更高的智能化以及更高的网络融合和态势感知能力。其他的才是高能微波武器之类的全新能力,属于之前未能战斗机上装备的武器。这个机是否真的属于六代无足轻重,但可以确定对f35的技战术优势,这个才是最重要的。而就市场因素而言,即使这个机到2040年才能服役,都仍然可能证明jsf路线的错误,或者说美国人是故意把一堆盟国带偏的。fcas是一架单座、双发、浅V双垂尾的战斗机,具有大型机内武器舱,因此重量级应该超过“阵风”。与此前公开的达索“下一代战斗机(简称NGF)相比,FCAS在技术上提现了达索在隐身技术以及三角翼布局等方面的深厚技术积淀,不是那么激进,但技术更加务实而且源流清晰(说明经过充分验证)。
从总体设计上看,欧洲的第六代战机设计强调高隐身、超音速巡航能力和较强的亚音速机动性。这个机在相当程度上借鉴了yf23的设计,采用无尾布局风格( 这个布局照搬yf23),这种布局的战斗机没有水平尾翼,可以尽量增大机翼面积,降低翼载荷,提高亚音速的机动性,同时也有利于降低雷达散射截面积。但总体来看,亚音速机动性不是气动布局的设计重点,它很可能会通过推力矢量系统进行弥补。进气道方面,采用了DSI进气道,但法国是否有能力解决dsi进气道的速度适应范围存疑(歼20是通过可变形进气道鼓包来解决的)欧洲人没有堕入jsf的误入,还是走回atf的传统,但通过更先进的技术来实现技术目标,从而拉开在空优技术性能方面和f35的档次,这个机会合理平衡空优和对地攻击。
法德六代机由达索公司和空客公司为主体进行研发和建造,以达索航空为总包商,空客为无人机僚机和空战云总包商,将成为未来战斗航空系统的基石。而法国,德国和西班牙的其他承包商将会不断增加,并承包相应业务。
与达索在去年欧洲海军展上公布的科幻无尾NGF/SACF模型相比,新全尺寸模型在气动设计上低调也务实了许多,改用类似YF-23的V尾布局和矢量轴对称锯齿喷管,不再追求极致隐身性能,以大幅降低研制难度和成本。
这个机体现了欧洲人的务实。在每一个新方案中,仅仅采用一些较为成熟的新技术,稳步发展。
FCAS虽然对于f35的dsi进气道和yf23的气动布局以及垂尾设计进行了广泛的借鉴和参考,但这个机在气动方面是有明显的进步的。FCAS的DSI的鼓包更大,前机身下侧壁更倾斜。更大的鼓包更加充分地利用DSI的气动特点。老实说,“枭龙”那样的小鼓包对DSI特点的利用是有限的,但那也是在基本气动设计已经确定后的锦上添花,还有技术风险和成本控制的考虑,与FCAS的全新设计不可相提并论。更加倾斜的前机身下侧壁形成更加宽大、尖锐的前机身侧棱,导致更加强烈的前机身边条作用,有利于通过涡升力获得大迎角机动性,也提高侧向隐身。大侧棱对涡流控制是很大的挑战,前机身鼓包附近气流的三元流动也更加强烈,提高了分析和设计难度,但这与现有的F-22、歼-20相比,都是量变,不是质变。
FCAS的V形双垂尾兼顾平尾和垂尾的作用,与常规的“四翼面尾翼”相比,重量减轻,隐身和减阻都更好,但飞控挑战更大。V形尾用作单纯的俯仰控制还好说,用于航向控制必须与副翼配合,抵消横滚倾向。事实上,由于大幅度转弯时需要顺向横滚配合,副翼的动作量还要加倍。倒V形双垂尾倒是正好相得益彰,用于航向控制的时候顺便产生有利横滚,“捕食者“无人机上就是这样的,但在战斗机上没法用。另一个办法是反其道而行之,把V形尾作为垂直安定面使用,像B-2一样用外翼段上下对称的扰流片组形成左右两侧的差动阻力,控制航向。
FCAS的机翼采用了大后掠角中等展弦比兰姆达机翼,兰姆达机翼”VS“小展弦比机翼/三角翼、菱形翼等”:
1.两者前缘后掠角都较大,激波阻力小,大迎角飞行稳定,高速性能好等等。
2.内翼段具有“小展弦比机翼”优势:翼根较长,相对厚度小阻力小,结构强度大,翼内空间大。
3.外翼段相较“小展弦比机翼”的优势:亚音速升力更大,诱导阻力更小,巡航效率更高,航程更远。
兰姆达机翼”VS“中等展弦比机翼/后掠翼,梯形翼等”:“兰姆达机翼”前缘后掠角更大,高速性能好,相对厚度小,高速阻力小,结构强度大,翼内空间大,更有利于做隐身设计和翼身融合设计。
“兰姆达机翼”VS“变后掠翼”:兼顾高低速性能情况下,结构更简单,结构重量更轻,也更有利于隐身。
“兰姆达机翼”VS“双三角后掠翼”:在兼顾高低速性能方面,两者性能相近,但“兰姆达机翼”前缘为直线更有利于前向隐身。
“兰姆达机翼”的特点,在于集合了多种翼形的优势,而将劣势通过设计尽可能的兼顾和折衷。



IP属地:辽宁来自Android客户端1楼2024-05-09 06:26回复
    当然,兰姆达机翼不再是简单的大后掠角三角形,但没有强调边缘对齐。机翼后缘强调边缘对齐的话,气动影响太大,翼面积损失也太大。三角翼的气动优点已经为人们所熟知。三角翼需要至少中等后掠角的前缘,但后缘应该平直,顶多有浅前掠或者浅后掠,以尽可能保持三角翼的气动优点。浅锯齿的尖点附近气流情况复杂,但总体上兰姆达机翼还比较接近常规三角翼,这是在后向隐身和气动特性之间的最好折衷了。
    FCAS的翼梢既不是三角翼的尖角,也不是后掠翼的平直截梢,而是突出的锯齿,比较特别。这既有隐身作用,也可能具有类似圆翼尖的作用,减少翼尖绕流,降低翼尖阻力。如果保留到生产型,将是独有的特征。
    这样选择也对超音速性能要求有关:如果选择蝶形机翼且翼展比较大,在机翼弦长限制下就只能减小机翼后掠角,而机翼后掠角减小则影响超音速性能(Yf23是因为有牛逼的f119或者yf120发动机,但欧洲可没这么强劲的发动机,即使中推加力推力可以有120千牛也不需要做减阻设计),增加机翼后掠角且保证一定的展弦比,比较能够兼顾超音速性能要求和大航程要求,而为了提高隐形能力则在机翼内侧让后后缘襟翼前掠,形成所谓w机翼,兼顾超音速、航程、隐形的多方面要求。这个机翼因为神经元无人机项目,达索应该是得心应手了。


    IP属地:辽宁来自Android客户端2楼2024-05-09 06:28
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      FCAS的发动机是另一个项目。在2019年巴黎航展上,法国与德国在签订FCAS研发协议之后,另外签订了发动机研发协议,由法国赛峰(前斯奈克玛)和德国MTU联合研制。坊间有提到FCAS具有超巡要求的。现在还不清楚这是否是正式要求,但浅V双垂尾是有利于减阻、有利于超巡的。
      不过再减阻,推力要求还是大大高于亚巡。航展上没有公布新发动机的任何细节,包括推力级、推重比、尺寸和一般技术特点(如涡扇还是变循环),但估计不是斯奈克玛M88的简单放大。比照FCAS的机内武器舱,FCAS的重量级至少不低于F-35,需要超巡的话,发动机推力很难低于125千牛级,推重比可能需要达到10-11。考虑到增重和发展潜力,M88那样的中推简单放大到这一等级的大推的幅度太大,以全新研发为宜。
      超巡战斗机的发动机推重比应该达到10-11,否则发动机重量在正常起飞重量里占比太大,压缩燃油、武器和电子系统的重量占比,影响战斗力。在技术上,法德没有已知在研的变循环发动机计划或者样机,要白纸起家,赶上2025年首飞可能来不及,估计还是深度优化的涡扇。


      IP属地:辽宁来自Android客户端3楼2024-05-09 06:28
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        总体来看,FCAS是现有航空技术的深化和优化,与F-22、歼-20相比,顶多在第五代战斗机基础上进一步深化,并没有理念和关键技术上的突破,谈不上第六代。不过浅V双垂尾导致的扁平外形是除了无垂尾外最隐身、超巡阻力最小的,只是机动性还取决于法德的气动设计和数字飞控的功力(数字飞控是法国的拿手领域)。
        在任务系统方面,法德没有过多说明,但常规的主动电扫雷达、内载电子战-被动探测系统、大屏显示、全向光电系统、数据链等方面,法德西三国基本上和美国处于同一技术水平,只是在先进程度上有差距。法德正在研发新一代智能化、小型化的机载武器,涵盖天空、地面和海洋,估计会成为FCAS的标配。但这些都不是只有第六代战斗机才可能具有的,F-18E Block III、F-15X、苏-35等四代半战斗机在不同程度上已经具备这些能力。
        忠诚僚机和空战云也是一样,这不是第六代战斗机专有的。不过深度学习是有意思的挑战,这提出的问题比解决的问题更多。深度学习已经发展到“强化学习”(reinforcement learning),可以在“最大回报”方向上加强激励,在更短的时间内自动优化模型。


        IP属地:辽宁来自Android客户端4楼2024-05-09 06:29
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          整体来说,这机的气动布局简洁高效,良好兼顾了超音速巡航和隐身,以及弹舱布置,在细节方面精雕细琢。其中,dsi进气道良好兼顾了进气效率和减重;v型垂尾兼顾了平尾和垂尾的作用,全动式垂尾也是高效的;尖锐的后掠型w型机翼是继承了三角翼的超音速性能和w机翼后缘的良好隐身性能和舵面气动效率,相关技术已经经过充分验证,并且合理借鉴美国的先进成果,平衡了技术风险和创新之间的关系。
          当然,这个机的凭借还是强劲的ej200 以及改进型号(推力达到12吨级别,其中:ej200,ej230以及ej270全是IBS数,按照算法,应该分别是9.072吨,10.4328吨以及12.24272吨)所以法德和英国的六代机都还是用双中推构型。mtu作为发动机配套厂商,而mtu本来就是罗罗集团的。
          顺便提一句,先进大推的标杆水平是200千牛,先进中推的加力推力是120千牛级别的推力,其中,先进中推的这个推力是已经达到了之前典型三代大推的推力水平(Al31f加力推力123千牛)。


          IP属地:辽宁来自Android客户端5楼2024-05-09 06:30
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            自问自答?不吹风洞,看外形分析和锤子,你看谁理你。


            IP属地:四川来自Android客户端6楼2024-05-09 11:26
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