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主题:【原创】给猪装上翅膀(一)(完) -- 晨枫

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家园 【原创】给猪装上翅膀(二)

SR-71在设计时已经对隐身有所考虑,但设计的重点是双三(三倍音速,三万米升限),隐身主要是有雷达吸波涂料和圆滑的机体表面来实现的。F-117是第一架以隐身为主要设计准则的作战飞机。由于计算能力的限制,F-117只能采用二维隐身设计,机体表面呈多面体形状。最初的设计按隐身要求进行最优化,结果是一个像梭镖一样的扁平、尖利的菱形的升力体,没有常规意义上的机翼,进气道在机体的背部,扁平的进气口和尾喷口都是斜切的,避免与前进方向形成直角,同时扁平的尾喷口可以尽快地把炽热的喷流和周围的冷空气混合,降低红外特征。但是气动分析和风洞试验表明,这个形状根本飞不起来,所以被戏称为“毫无希望的方块”(Hopeless Diamond,diamond也指扑克牌中的方块或一般的菱形)。没有办法,只好把菱形的两个高度后掠的前缘延长,形成机翼。这样,后半机身就呈锯齿状。为了增加飞机的操纵性,双垂尾也加上去了。当然,隐身的原则不能忘,双垂尾是高度内倾的,垂尾顶端几乎要碰头了。这样一可以避免和机翼形成互成90度的平面,二可以对炽热的发动机喷口有所遮挡(减小红外特征,也减小喷口的腔体反射),三可以增加从侧面入射的雷达波的角度,减少回波。试验机的代号Have Blue,整个飞机的样子就像用纸折出来的,棱是棱,角是角的。Have Blue飞起来了,隐身性能不错,但飞行操控还是不好,被形容为会飞的猪,高度后倾的座舱盖前风挡也严重影响了飞行员的前方视界,给起飞、着陆控制带来不小的困难。工程开发时,除了增大基本尺寸,增设机内弹舱和电子设备外,机翼前缘的后掠角被减小,以增加机翼在大迎角下的升力和总体气动性能;座舱盖前风挡的后倾也减小,以改善飞行员的视界;内倾的双垂尾后移,变成外倾的双垂尾,以增加垂尾的控制效果。最后产品当然就是大名鼎鼎的F-117。

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从上到下:hopeless diamond,Have Blue,F-117,向美国海军提议的舰载型

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Have Blue,F-117的技术验证机

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要是有当今世界飞机选丑比赛,这F-117一定得冠军

F-117的多面体外形除了加大雷达波的入射角外,还可象迪斯科舞场的镜面球一样,使残存的雷达回波闪烁不定,粗看起来象不规则的白噪声一样。为了减少平直缝隙所造成的正面回波,F-117将舱盖的边缘做成锯齿形。为了将不可避免的回波能量集中在几个方向,给敌方雷达的回波造成一闪而过的效果,而不是稳定的回波,F-117将所有机翼、尾翼和舱盖的锯齿前后缘平行。

F-117不光将进气道布置在机背,避免地面雷达的直接照射。F-117还在进气口加装格栅,进一步加强对入射雷达波的遮挡,避免敌方雷达直接“看到”在雷达波下像镜子一样反光的压气机叶片。

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F-117进气道的防雷达格栅,座舱盖的锯齿状边缘也清晰可见

飞行员和座舱内的设备没有办法作隐身处理,于是座舱盖涂敷高导电透明材料,将入射的雷达波引导到机身上,由机身的隐身特性来处理。

在F-117上实现的很多隐身原理在很多后来的飞机上都得到了应用。雷达吸波材料已经在现役战斗机的现代化改装中广泛采用。在新型战斗机设计中,即使不强调终极的隐身性能,边缘对齐也已经是基本的了。用涂覆雷达吸波材料的格栅屏蔽发动机的正面、减少雷达回波的技术已经用于F-18E和落选的波音JSF技术验证机YF-32。扁平和有下部遮掩的尾喷口被用于B-2和落选的麦道ATF技术验证机YF-23,F-22的矩形喷口也有类似作用。F-117在当时的历史条件下,无疑是成功的。但是多面体外形对气动性能十分不利。


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