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主题:茗谈(108):二次山寨 -- 本嘉明

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家园 茗谈(108):二次山寨

我们说到山寨,都是强大的中国工科男们仿制外国的东西,就像120年前德国/美国山寨英国,就像60年前日本山寨美国/欧洲一样。但其实,中国的技术家底积累到今天,我们也不应该错过“二次山寨”。

“二次山寨”,就是把已经山寨成功,并有所改进的中国技术,再拿来“山寨”一次。好比一个富矿,你采完了,精打细算一下,还可以采一采尾矿,颗粒归仓嘛。

我们这里举个例子吧。

(一)

苏-27战斗机,因为独特的气动布局,使得飞机既大又灵活,升级空间很大,再褒青春30年,看来是没有问题。

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俄国以苏-27为起点,已经研发了苏-27,苏-30,苏-33(舰载型),苏-35。中国以引进苏-27(歼11)为起点,又引进了苏-30,将要引进苏-35,我国并同步研发了歼-11B,歼-15(苏-33仿制型),歼-16(歼11的轰炸型)。可以说,世界上掌握了“苏-27机族”这个宝藏的“芝麻开门”密码的,只有俄中两国。

那么在歼-15“飞鲨”舰载机的基础上,我们看看如何来“二次山寨”。

这个“二次山寨”,就是开发“飞鲨”的缩微无人机,我们以下称为“小鲨”。

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“小鲨”的长/宽/高,各是老爸“飞鲨”的48%,即“小鲨”长10.5米,宽7米(未折叠机翼),高2.8米,折叠机翼后可以用一个40尺集装箱装运。“小鲨”的总体积,约是“飞鲨”的11%;“小鲨”的最大起飞重量为3.7吨(其中内油箱装油1吨,载弹量0.8吨),装2台推力各为8.6千牛的小型涡喷发动机。

“小鲨”的外型,完全按“飞鲨”缩比,不用全设计流程都吹风洞;内部各子系统也参照“飞鲨”布局;机体结构,能够承担弹射和挂阻拦索着舰的冲击。由于有“飞鲨”的实际生产经验,再加上3D打印等新技术,把飞鲨的各部件缩小制造,在工程上会有一些困难,但绝不至于无法克服。因为是无人机,“小鲨”必须有智能控制子系统,而中国的“利剑”无人机已经试飞,可以参考“利剑”的科研成果。这样的“二次山寨”,自己吃自己,就节省了大量的时间和研发经费,而且研发风险比较小,老爸飞都飞起来了,儿子总能生出来。

这里要提一下,目前的军用喷气无人机在研项目,分为两类。第一类是以“隐蔽突防,轰炸为主”,力图以小机身隐身技术,避免空中格斗。美国的X-47,欧洲的“神经元”,中国的“利剑”,都是如此,所以大家长得差不多。这一类,等于是美国陆军开发的“木牛流马”------机器大狗,自己能跑,但不会打仗。

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第二类,是格斗型,好比是陆军的机器战士。

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目前只有中国的“暗剑”在研,所以“暗剑”模型一公开,引起业界轰动。这要求无人机能自主进行空中格斗,跟有人机对撼,智能化方面的难度,不是一般的大------这不是下下象棋啊。

“小鲨”仍然是第一类,基本不参与格斗,只负责搬弹药。

当然,它搬的弹药种类很多,其中的“杀器”,比如有YJ-91反舰导弹。

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“鹰击-91”被外国称为专为美国及其盟友的宙斯盾舰“量身定制”的克星。 “鹰击-91”分为反辐射和反舰两个型号,头部结构随导弹型号不同而异。

反辐射型头部装有被动雷达导引头,反辐射弹在飞行速度和杀伤力方面优于美国现役的百舌鸟、哈姆等高速反辐射导弹,能有效地攻击诸如美国“提康德罗加”级、“伯克”级大型水面舰艇使用的AN /SPY-1宙斯盾相控阵制导雷达。为对付范围广泛的不同频段的雷达目标,“鹰击-91”也可采用能互换使用的、对应不同频段的被动雷达导引头,既可攻击地面雷达目标,又可攻击空中预警机。

据估计,“鹰击-91” 反辐射弹长4.7米,弹径360毫米,弹重0.6吨,战斗部重90公斤,最大射程50公里,最小射程5公里,与目前法国和德国正在研制的ANS导弹非常相似。

反舰型,头部装有主动雷达导引头和半穿甲战斗部,可自主攻击舰艇目标。它的射程可提高到120公里,在巡航段的掠海飞行高度维持在20米左右,到了攻击阶段飞行高度则降到离海面7米左右,最低甚至可降至1.2米,令目标舰无法提前防备。

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歼15原本就能在机腹下挂一枚远程导弹,“小鲨”的尺寸,正好可以挂一枚YJ-91反辐射弹。反舰型之所以要加大尺寸,是为了增程,因为中国的飞机飞不到美国神盾的120公里以内。但用了“小鲨”就不必了,“小鲨”体积小隐身性强,可以贴海面飞到离美/日舰50公里处,再发射反舰型YJ-91,所以YJ-91就不必增程了。

(二)

远程导弹飞机化,已经不是一天两天了,专业上叫“飞机式气动布局”,即导弹采用两个大展弦比弹翼,在弹身两侧水平安装,而不象以前反舰导弹那样采用X形布置的四个弹翼。飞机式气动布局的优点第一是升力大,射程也就越远;第二是弹翼较少,因此导弹的结构质量相对也就越小,意味着导弹的战斗部和载油量可以增加;最后导弹的弹翼在两侧平行布置,没有向上伸出弹体,因此有利于在弹体上部布置挂钩,结构比较紧凑,有利于作战飞机挂载。

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不过飞机式气动布局也有自己的缺点,就是弹翼的翼展比较大,相应的横向尺寸较大,不利于安装在发射箱内,需要在发射前收缩在弹体内,增加了导弹的复杂性,不过随着技术的发展,“小翅膀”的体积和重量大为降低,为飞机式布局在反舰导弹上运用铺平了道路,我国研制的YJ-62、C-705等反舰导弹就采用了这个布局,特别是C-705标志着我国已经掌握在中轻型反舰导弹运用飞机式布局的技术。

在上一节,我们就提到,可以不可以使用缩微无人机,携带灵巧炸弹或近程反舰导弹,从而“(无人)机+弹”合体,起到一枚反舰导弹的作用呢?

目前世界各海军大国都没有这么做,我想这种方式主要的缺点是:

1)缩微飞机的翼展大,比一枚细长的导弹要占空间多得多,在空间宝贵的水面舰只上,太不划算。

2)除非是有阻拦索装置的航母,其他中小型战舰都无法回收喷气式固定翼无人机(当然遥远的将来,我们中国海军可以把F-35C再缩微一下),所以只能一次性使用,自杀攻击,那太浪费了。

3)缩微过程中,在工程制造上也有一定的难度。比如我们以前说过,丰田在按比例缩微车用空调系统时,就遇到了意想不到的困难。

而这几个问题中,最关键的,是回收。“小鲨”不能回收再次使用,则一切免谈。

中国自从购买了报废航母“墨尔本”号后,就仔细研究了航母上残留的美制老式蒸汽弹射器。美国军方对此很淡定,是因为这具弹射器只能弹射10吨左右的小飞机。现在的大航母,舰载的固定翼预警机,比如美国的“鹰眼”,是26吨;空优舰载战斗机,比如歼-15,是33吨。过时的旧款弹射器不能发射这些大飞机,中国学会了也没戏。

不过刻苦学习总是有回报的。巴西的航母“圣保罗”号,是原法国的“福熙”号,满载32800吨,2011年巴西国防部宣布,接受中国飞行员到“圣保罗”号进行着舰训练,而中国的回报,就是替巴西把舰上的美制蒸汽弹射器修复。自己从没有装备蒸汽弹射器的中国军工,去修人家的弹射器,还要“省优部优,实行三包”,可见10吨级的弹射器,早就拿下了。

“圣保罗”号配备的喷气舰载机,是A-4天鹰攻击机,最大起飞重量11.14吨。

另一则消息,是关于中国的“轻航母”------两栖攻击舰,也就是大家盛传的081,我们姑且仍沿用081的叫法。

081的外销“猴版”,年前在泰国防务展上展出后,引起土耳其的兴趣,目前在跟中国洽谈,两个方案,一是中国制造,交钥匙;二是土耳其引进许可证,用中国图纸和部件,在土总装。而在中国内部,海军自用版081项目,一直在稳步推进。

此外,中国自己的电磁弹射器,已经有若干条不同型号的试验型,在2012年交海军作地面测试了。

081的吨位,大致在2.5万吨左右,有趣的是舰身狭长,其优点是航速快,缺点是船坞舱狭窄(坞舱门仅21米宽),不利于装载多种两栖攻击平台。

(三)

所以,我的建议,是:

在081“轻航母”上,装备2条蒸汽(或电磁)弹射器,长80米,平行设置,每条弹射器可弹射的最大(飞机)起飞重量,为11吨。

在081上配置12架“小鲨”(可折叠机翼),6架可弹射的L-15双座双发教练机LIFT型(以下简称“L-15特”),剩余机库空间再部署直升机。

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“猎鹰”L15参加了2009年的迪拜航展,其主要竞争对手为韩国的T50,意大利的M-346,和俄罗斯雅克-130。

L15飞机是我国自行研制的新一代高级教练机,配装两台全新数字式涡扇发动机(AI-222K-25 F),具有突出的第三代战斗机的使用特点。该机最大起飞重量10500千克,最大平飞速度1200千米/小时,最大爬升率200米/秒,升限16000米,最大可控飞行迎角大于30度,最大航程2600千米。

其实L-15,M-346都是雅克的血统,与Yk-130并称“一藤三瓜”。L-15配置不低,又是乌克兰进口的发动机,还是双发设计(中国海军偏爱双发,在海上比较安全,所以一直力挺L-15),成本偏高。但这款飞机的前瞻性比较好,推力冗余大,满油满弹全重10.5吨,再加强一下机体结构强度,也到不了11吨。

“L-15特”不是普通的L-15,后座飞行员负责控制2架伴随的“小鲨”,前座飞行员负责“L-15特”的飞行和武器使用。由于每架“小鲨”可以携带一枚YJ-91反辐射导弹,或多枚空对空格斗导弹,红外诱饵弹,灵巧炸弹,“L-15特”本身虽然载弹量很小,凭借指挥这2架僚机,能大大增强打击能力。同时,“小鲨”同“L-15特”的空中距离不超过500米,便于就近指挥,灵敏应对战场上瞬息万变的局面。

这样的3机小队,打击力相当于1/3架满载的J-15。由于辽宁舰是滑跃起飞,没有弹射器,因此J-15在实际操作中一般无法满弹起飞。何况辽宁舰入役不久,一切都在谨慎摸索,不能蛮干,J-15要形成战斗力,还有相当长的路要走。反而是081如果按这个方案装备11吨级弹射器和阻拦索(当然阻拦索的配置也比辽宁舰要低档一些),战斗力生成要比辽宁舰快,2艘081所携带的舰载战斗机火力,相当于4架满弹满油的J-15,必要时还可以再加强兵力,那就很可能要强过现在的辽宁舰。

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上图:部分外国无人机用发动机的参数。中国在涡喷(导弹用)发动机领域,是领先于世界的。854DaN(即8.54千牛)的发动机,中国一定能做好。

而这个方案,美国海军是无法实施的,因为美国的两栖攻击舰已经成军,目前又大砍军费,根本不可能考虑改装两栖舰,也没有必要。中国海军的081尚未问世,或许可以考虑。

本嘉明:茗谈(106)-5:小人国的辽宁舰

本嘉明:茗谈(88):东风下海

本嘉明:茗谈(六十八):双胞胎“宝船”

本嘉明:<李锅30〉:拼车(七)再说英豪

关键词(Tags): #歼-15的零存整取, 通宝推:山海马甲,

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家园 老兄落后啦~

你这种搬运工型的无人机,中国早就有了。大量的无人J6应该是早就入役了,J7退役,又是一大堆可以改装的现成机体。。。比你这个方案便宜多了。

家园 同比例放大或缩小必须重新吹风

以人类现有的技术水平,还不能完全靠公式计算出雷诺数的影响。

家园 本大,你的小飞鲨观点实在不敢苟同啊

老实承认,我也不懂飞机,但仅就我可怜的知识我知道,一架新飞机绝不可能在老飞机上任意按比例放大或缩小得来,要不然这个世界上的航空大国就不会只寥寥几家了。

飞机的长宽高各缩小48% ,气动不会发生改变?发动机的功率也按比例缩小48%?打一个不太恰当的例子,一个正方形,边长缩短48%,面积也缩小48%?

早在一百年前,工程师们就曾设想把小飞机按比例放大可以得到大飞机,结果呢?

上世纪我国研制歼八的时候,可以把歼八粗略的看成是歼七的放大型,但也绝不是按比例放大。歼八是一种全新的飞机,记得一篇文章中曾说过,仅为了它的尾翼颤抖问题,总师就不得不亲自上天去观察。

我们吃透歼七的技术,可以随心所欲的改动气动花了二十多年,这还是在机体大小基本不变的情况下。改苏27,需要多长时间?

本大最近颇有些奇思妙想,有的让人大开眼界,但有的确实不敢认同,仅凭直觉就觉得可行性不高。

实话实说,本大勿怪哈!

家园 思路对,方法不对

以TG目前的研发能力,为实现文中的种种目标,新开发一些小飞机或大导弹都不是难事。干吗还要背一个“二次山寨”的黑锅?

飞机的缩小放大不是图面上改一下就可以的,相当于开发一型新飞机。看看当年J8的发展就知道,既不省钱,也不省时间。当年是没办法,现在风洞、计算机、成功经验、开发团队都是现成的,没理由再走过去的老路。

不过,作为“茗谈”,需要这种开放性的思路。

继续期待

家园 我们探讨几个问题

1)081要不要装弹射器和阻拦索?

我认为必须要,当然只装10吨级弹射器和对应的阻拦着舰系统。

对于有人飞机,它的最小尺寸受到飞行员的限制,再考虑飞机性能,会越设计越大。10吨级的轻型有人飞机都很简陋,当然形成不了强大战力。

但无人机不考虑飞行员,尺寸就随意了。081造好要用30年的,未来就是各种尺寸的无人机的时代,怎么能不考虑这个?

美国的黄蜂级两栖舰没考虑,不等于中国就要邯郸学步。

2)设计一款战斗机,极其耗费一国的资源,又有很大风险。照抄J-15,不单单是抄一个气动外形。内部的子系统布局,重量配平,线路架设,舰载机的强化主梁结构,维修窗口的定位……有大堆的细节,都已经是现成的,实践检验过的,严酷的实战环境考验过的,为什么不能拿来?

3)缩微J-15,不一定要缩到原体积的1/10,缩到1/3,1/5,也可以,总之10吨以下,081能弹射就行。但业界的一致意见,2.5吨以上的无人机,总趋势是用涡扇发动机。“小鲨”重3.7吨,用2台涡喷,是因为中国人吃透涡喷了,而涡扇还不行,是无奈之举。笼统点说,同等推力下,涡喷发动机结构简单,易于维护,成本低,但耗油大;涡扇发动机成本昂贵,重量比涡喷重30%,对地勤人员的素质要求高,但油耗小。而无人机的使用,大异于有人机,泼辣得多,经常会舍身撞敌人,摔飞机的概率也大,用太好的发动机,或者造太大的无人机,造价上去了,又不能平安一生,其实不划算。

4)吹风洞肯定还要吹一点的,但缩微J-15,比从一张白纸,捏几个橡皮泥模型乱试,已经有谱多了,替国家节省多了。既然抄袭气动毫无好处,日本F2战斗机为什么要抄F-16的气动外形,只是加大了10%?

5)最后说一说“暗剑”。“暗剑”在国外军迷中,被认为不可思议。这个能“狗斗”的人工智能,智商和反应能力要超过世界棋王,“深红”就算造得出来,什么体积?用多少电?要几个后台工程师实时维护?能不能防震防高温防过载?这些都解决了,造价呢?哪架无人机配用?大家讨论来讨论去,一致共识,是里面塞了个“Master oogway”,这个太“天顶星”了,忽悠吧?这个项目,真的太假了,朦不了五角大楼。

而缩微J-15,则要现实得多。因为J-15是空优机,气动品质优异,空中反应敏捷。而“小鲨”是遥控操作员宏观指挥为主,无人机电脑自我修正为辅。比如说操作员一压杆,“小鲨”的主电脑一分析,哦,主人这是要我尽量贴海面飞,可他这么压杆不松手,我要掉沟里,那就自我修正一下,按飞行包线飞。所以“小鲨”是介于“利剑”和“暗剑”之间的一个过渡型号,看起来可行得多,能牵着五角大楼跟着抓狂。

另外,“小鲨”可以内装自毁装置,乱战中一旦发现身边的飞机不是自己人(敌我识别无回应),就用机头对准后近炸自爆,用定向射流击毁敌机。这样在混战中不断地无预警自爆,敌方飞行员是防不胜防的。大家一场混战,本来各打各的,也就是两马一错蹬,一个没注意离你近了一点,你二话不说,转身就把我咬了,这神马人品啊,再神的Top Gun也只好被亮瞎啊。

家园 茗谈(108)-2:海警101

(一)

日本富士新闻网6月22日报道,中国向著名的德国MAN公司订购了40台大型船用柴油机,而且很可能是2010年刚刚获得生产许可的最新型号,20V28/33D STC型柴油机。据说这批柴油机,用于新造的海警船。

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20V28/33D STC型柴油机适用于水面(轻型)快速船只或大型船只,每台功率为9100KW,每隔6小时可以有1小时的超级发挥,达到1万KW。由于船用柴油机一般是每船4台一组,那就有36000KW。

这是什么概念呢?我们不妨看看西班牙的轻航母“Príncipe de Asturias”号。该舰满载排水量16700吨,长196米,宽24米,最高航速26节,动力是2套LM2500燃气轮机组。

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General Electric LM2500目前的功率水平,每台大致在19800KW,到22000KW之间,“阿斯特里亚王子”号是1988年服役,2013年退役的,这2台机子老了点,总功率是46400SHP,约合34000KW。

就是说,如果我们未来这10艘海警船,每艘的动力系统总功率是36000KW的话,那都超出“阿斯特里亚王子”级航母了!

这真的有点惊人了。我认为这10套机组(每套4台),可能有一部分要分给破冰船啊,科考船啊啥的。不过就算剩个5套,那海警也闹大发了。

这5艘超级NB的海警执法船------我们算它们是“海警101”到“海警105”吧------守着这么豪华一个“心脏”,能长成啥样儿呢?

(二)

我的建议,还是:二次山寨。

就是以前苏联“基辅”级航母为母版,山寨缩小,设计“海警101”。

“基辅”级航母的满载排水量为45000吨,长273米,宽53米。它的模样长得固然古怪,其实倒是体现了工业之美。中国拥有一条“基辅”级旧航母,因此对于船体内部结构,已经比较了解了,具备了“二次开发”的基础。

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上图:廉颇老矣,中国多了一座主题公园。

“海警101”就是一个缩小版的“基辅”级,长180米,最宽处32米,船尾宽22米,满载排水量16000吨。左舷的飞行甲板比“基辅”级的原设计加长,达到长135米,宽13米,划为4个直升机起降区。

船的右舷,仍然有一大堆上层建筑,但不像“基辅”级航母那样武装到牙齿,因为“海警101”只是执法船,虽然个子大点,火力也不能太变态。这一堆上层建筑,分五大功能:

1,指挥舰功能:就是有舰桥,飞行控制塔,大型雷达和天线组。从而起到海警部队的指挥作用,在天基系统(卫星和预警机)的帮助下,与岸上总部保持密切联系,上下通达,指挥方圆几百公里海域内的所有海警单位,协调行动,捍卫海权。

2,补给舰功能:在这片甲板上,设有二座补给门架,一液货一干货,布局同“福池”级补给舰类似,但门架较小,受补给船也只能在右侧并排行进。“海警101”可以携带额外物资有:燃油3000吨,干货补给物400吨,淡水150吨,可以支持其他海警船和渔船,持续在海上作业。

3,医护搜救功能:有较大面积的医务区/临时乘客安置区,供急诊急救手术,撤侨,人道援助用。

4,执法功能:咱们跟Iphone一样,“打电话”功能是放在最后考虑的。这部分舱室就是海监船原有的功能,有高音喇叭,76MM舰炮,多功能火箭发射器,水枪,电子屏,外交签证办公室,非法越境分子拘留室等。

5,海上飞机维修功能:海警101上,除了物资补给站(补给门架),其他的甲板上建筑尽量建为二层,下层辟为内部全贯通的5道门直升机机库;上层为人员作业区,比如舰桥,飞行控制塔楼,海警执法舱室等。近日,广东海监又有两艘1300吨级海监船(9020,9030)入役,配套的还有一架海监直升机(AC301型,机长13米)。未来在海上为中国维权执法的公务和民用直升机,会越来越多,一旦发现有机械隐患和故障,在茫茫大海中一艘小小的千吨级母船是无能为力的。如果附近有“海警101”,就可以立刻飞去“挂号”,在甲板上机库里配置的维护工作站里“诊疗”,既确保了安全,又不耽误任务的执行。

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上图:海警101的设计。

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上图:基辅级原设计的甲板下机库和升降机。这个机库仍可以保留,但可以改得小一点,净高低一点,主要收存无人机;这个机库长40米,宽10米,7吨级的直升机(直-15),可以存放3架,比起甲板下机库,这里不必依赖升降机,出击更可靠更迅速。这样,舰体内部的空间也能节省很多,改用于补给品仓库。

除关键系统外,“海警101”大多数子系统采用商船标准,既降低造价,也便于将来向“五好邻居”们推广。

(三)

“海警101”真正的亮点,仍然是它左舷的飞行甲板。

未来的海洋,是飞行器的海洋。这已经不是“有飞机的船,干掉没有飞机的船”的时代了,而是“多一架飞机的船,干掉少一架飞机的船”的时代了。

“海警101”这个排水量,也可以中规中矩,设计成一个“坞登”的套路,但那太古旧了,太逊了,海警要个登陆舰干什么?童鞋们,要面向未来呀。

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上图:“海警101”甲板平面图,弹射道上有2架“小石”无人机。

每个直升机起降区,宽与飞行甲板同宽,13米;长16米。这样4个起降区,由舰尾向前排,只占了飞行甲板的不到一半长度(此外还有第五个起降区,是备用起降区)。现在划分的串列4个直升机机坪,每个13米X16米,对于直-15(即EC175,7吨级,长14米)或吨位更小的国产直升机如直-9,直-11,以及无人直升机,还勉强够用;但对于10吨级和更大的直升机,场地就划得太狭小了。改善的方法,是不再用传统的油漆涂出机坪区划线,而是用埋在甲板里的特种小灯泡,围出机坪区,白天用灯光频闪提醒直升机机组,晚间用强光照明。这样,有直-8等大型直升机要降落的话,只要关闭一部分小灯,点亮另一些小灯,就可以把场地较宽敞的1号,2号机坪,迅速组合为一个大型机坪。

在空出的前半段飞行甲板,我们装2条平行的电磁弹射道,长60米,每条弹射道,最大弹射重量为12吨。

由于电磁弹射器可以根据弹射的飞机自重,调节弹射力度,所以这2条弹射道,平日主要弹射的,是自重较轻的固定翼无人机。

固定翼无人机如果能弹射起飞,好处很多。一,可以省油,有利于加大航程。二,出动迅速,反应敏捷。三,可以在试用小功率弹射器中,突破技术瓶颈,为将来开发成熟安全的大型电磁弹射器,积累数据和经验教训。

但固定翼飞机的最大问题,是海上回收。载人或无人直升机,可以垂直降落,固定翼飞机怎么办?

第二个难题,是这些固定翼(有人或无人)飞机,最好是喷气动力,因为将来列国比拼海上的实力,你有飞机不难,难就难在要有高速度的飞机,能占得先机,击败敌人的慢速度飞机。

(四)

这两条弹射道,在必要时也可以弹射JL-10双人教练机(就是L-15)的舰载型,不过弹射出去后无法回收。但平时主要是弹射无人机。

可弹射的固定翼无人机,分两种。一种是螺旋桨倾转翼无人机,就是加拿大CL-84的缩微型。

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第二种是喷气无人机,这是一种弹射起飞,可以在大型航母的阻拦索装置帮助下自主降落(美国X-47已经基本能做到了),或轻载时可以在没有阻拦索装置的“海警101”上垂直降落的涡喷动力的无人机。

喷气动力的飞机要垂直降落,目前只有俄国的Yak-141和美国的F-35C,可以做到,但都需要有喷口倾转技术。中国在高性能发动机和喷口倾转技术上,目前都没有条件做到。

那么我的方法就很简单:既然喷口还无法倾转,我就把发动机整个倾转。

这在军用机(不论有人无人),做到了没有什么意义。因为即便勉强做到了,飞机剩下的载荷太小,已经构不成有效的战斗力了,至少不可能跟陆基3代机对抗。

这在有人机,做到了也没有什么意义。因为即便做到了,使用安全性是不大可靠的,飞行员可损失不起。

但恰恰是海警执法船上的无人机,既不怕摔,又没有苛刻的军用指标,正好可以拿来试水。我们先解决“有还是没有”的问题,飞机性能再慢慢提高。

这次我要山寨的对象,是美国的A-10攻击机。注意,这还是“二次山寨”,因为仿造一个1:1的A-10,是“一次山寨”,我们把它缩微成无人机,那就是“二次山寨”也。

之所以要“二次山寨”A-10,是因为它的两个发动机,装得很独特,有条件倾转。

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我们就把这个缩微无人机,叫“小石”吧。

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上图:“小石”的设计图,前面2台辅助升力涡喷,后面2台主涡喷,尾翼作了修改,以避开主发动机倾转时的尾焰。

“小石”的尺寸,差不多是A-10的50%。就是说,“小石”长9米,翼展8.8米,高2.3米,最大起飞重量2.9吨(包括燃油0.9吨,载荷350公斤),机后部左右对称装2台涡喷发动机,每台推力8.5千牛;机头处串联装2台升力涡喷,每台推力4.3千牛,垂直降落时向下喷气,提供第三股升力。前后3处发动机呈等腰三角形排列,“小石”在折叠机翼后,可以装入一个40英尺标准集装箱。“小石”的350公斤载荷,可以装备高音喇叭,信号弹,摄像机,或者挂一枚324MM反潜鱼雷(300公斤重),或一个光电搜索/取证吊舱,或者用降落伞空投淡水/药品/食品给海面遇难船只,召唤直升机来救援。任务完成后,“小石”飞回“海警101”上空,在抛空载荷,燃油基本耗尽的情况下,垂直降落到直升机起降坪。由于“小石”自重较轻,4台发动机的功率不大,喷焰对甲板的灼烧也容易处理。


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家园 茗谈(108)-3:从“小石”到“中石”

(一)

在这里,我们不妨参考中国当年发展卫星运载火箭的经验,由小到大,由简到繁,步步为营,设想这样一个发展路径:

1)“小石”,即对A10的长宽高尺寸缩微一半。

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“小石”是舰载无人机型,长9米,翼展8.8米,机高2.4米;最大起飞重量2.9吨。

在飞机的后机身有两个主发动机舱,直径0.7米,长1.8米,内各装一台推力9千牛的涡喷发动机。机身前端串联装2台升力(涡喷)发动机,每台推力4.3千牛。

“小石”可以用弹射器弹射起飞,执行完任务后,主发动机舱倾转90度,同时启动2台升力发动机,飞机可以垂直降落。当然如果轻载的话,垂直起飞也做得到。

“小石”飞机小,造价低,可以作为“自杀攻击(无人)机”,所以只考虑使用涡喷发动机。涡喷对比涡扇发动机,耗油率大,但结构简单,自重小,造价低,易维护。

现在大型R/C(无线电遥控)喷气飞机航模,已经可以做到这个尺寸,因此研发难度不大。

2)在“小石”成功的基础上,再开发“中石”,就是把A10的尺寸缩减20%,达到原大的80%。

“中石”的机长13米,翼展14米,机高3.6米。最大起飞重量约12吨,可以垂直起降。主发动机是2台推力各为45千牛的涡扇发动机,升力发动机是2台各20千牛的涡喷发动机。如果主发动机还考虑用涡喷,那可以用俄国在Yak-141上的那2台升力涡喷发动机(RD-41),每台推力41.7千牛。

“中石”从一开始,就预想一个“机族”的框架。首先,分为“中石-海”,“中石-陆”两大支系。“中石-海”是舰载型,能够弹射起飞,也能够在航母上利用阻拦索系统而降落。由于是舰载型,机身结构得到加强,有粗壮的前起落架和挂钩,也有防海洋环境高盐腐蚀的预先处理。

“中石-陆”是陆基型,作为前线“小型压制攻击机”,能在前线简易跑道短距起降;所压制的对象,主要是敌方空中低速目标,如直升机/巡航导弹/无人机,其次才是对地攻击。对比“中石-海”,“中石-陆”的结构重量可以减轻,但额外要增加防弹装甲,所以大家的总重量差不多。

而不论“中石-海”,“中石-陆”,各自项下又分几个子项目,有:无人机型,单人机型,双人(教练)机型。双人(教练)机型又衍生出“(无人机)遥控型”,即前座飞行员负责操作本飞机,后座飞行员负责操纵一架伴随的无人机,共同执行一项任务。

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上图:“中石”双座型

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“中石-海”单座型在航母上。

这样一来,“小石”和“中石”的使用范围较广,需求量大,生产规模一上去,成本就更低了。

(二)

A10本身,是美国一款较老的对地攻击机,没有装备雷达,速度也慢(攻击地面目标,飞机太快反而不好),功能单一。

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这款飞机,技术上已经无密可保,中国依照美国的经验,缩微山寨,没有难度。

其次,“小石”所需要的涡喷发动机技术,中国也没有困难。“小石”弹射所需要的小功率弹射器,中国也能够生产。防烧蚀的起降甲板,也正好从小尺寸甲板起步试用。

所以开发“小石”舰载型,中国没有技术难度,项目失败的风险小,投资额也不大。问题是有没有必要开发?因为“小石”总重2.9吨,载荷(即战时的载弹量)才450公斤;而主发动机舱在空中不停车倾转,高亚音速无人机的中继遥控,都还有一些技术难题;况且中国海军并未实际装备12吨级弹射器。

但从几个角度考虑,我建议还是开发的好。

第一,可以作为“中石”的奠基石,毕竟一上来就开发“中石”风险较大。“中石”机族,相当于轻型攻击机,量大质优价低,舰载型也适合在小岛礁上配属(只要建一条弹射短跑道和一个降落场,就可以部署2—4架“中石”);或在轻航母上配属,专门压制敌方只配备舰载直升机的驱逐舰和直升机航母。“中石-陆”的天地就更广阔了,不但陆军航空兵可以装备,更是“航空军”的主力机型,可以占领敌境内的高速公路作为跑道,供大批“中石-陆”短距起降,蛙跳进攻。

本嘉明:茗谈(70):航空军

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X-22透视图。

第二,中国要如何使用大型海警执法船?这是一个有趣的问题,大家一定要骂小本是白痴------海岸警卫队,当然是看家护院的了。

不全是。美国的海岸警卫队,倒是看家护院不出远门,那是因为美国海军倾巢而出,都在远方哨卡呢。中国海军的发展路径,非常独特,有别于任何靠拳头打出一片天地的老牌海军强国,所以近期来讲,中国海军其实不适合贸然在世界上许多海域出现,否则人家要惊诧莫名,中国除了打草惊蛇,也捞不到多少实际好处。比如说,西非海域,中大西洋,北大西洋,你要不要去?能去几趟那是最好,至少摸摸情况,标标海图。但中国海军军舰,训练舰,没事老在那里出没,美俄德法都会不安。

海警执法船就不同了,武装烈度低得多,应邀外访,交流沿岸维权经验,介绍中国的执法装备和船舶,那要低调得多。“海警101”,除了到钓鱼岛逼退日本的7000吨级海保船,也应该经常出远门,交朋友。当然出远门的时候,船员要换掉一大半,上来些辽宁舰的老兵,那也是可能的。

而作为1.6万吨级的“海警101”,我们是简单地把现有海监船的腰身,放大几圈吗?不是的。我们应该建设这样一艘大型执法船,她可以携带4架7吨级以上的非武装执法直升机,和大量无人机。

“海警101”如果是按“基辅”级反潜巡洋舰的设计图,缩微到180米长,1.6万吨排水量的话,那么在甲板机库里,可以容纳3架直-15;在甲板下机库里,可以容纳12架“小石”(“小石”的尾翼无法折叠,因此主翼折叠后的机身净长9米,宽约5米。“海警101”的甲板下机库长83米,宽20米;要留出船用发动机的烟囱通道,2个升降机机位等空间,最后大致可以安置12架“小石”)。

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上图:这是在俄国为印度改装的“基辅”级航母基础上,缩微的“海警101”,甲板上机库为40米X10米,可以停放4架卡式共桨直升机,或3架直-15。甲板下机库为83米X20米,可以停放12架“小石”。前甲板蓝色圈内是2个补给门架。

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日本“摩周”级,我国885补给舰,补给门架都在前甲板。

这12架无人机不携带武器,只有执法用的搜索/摄像/取证/水文科考/数据传输等设备,由于固定翼飞机速度快,弹射起飞后携带的燃料多,因此搜索执法效率比直升机大大提高,可以看护更广阔的海域,尤其是本国的经济专属区。这样的先进执法模式,应该向各友好国家介绍(当然,置得起1.6万吨执法船的国家,我看地球上是有限,不过大家可以买了当无人直升机或岸基短跑道执法机用嘛)。

在中国的中继卫星笼罩的海域范围内,这些“小石”同控制中心之间的数据交换,可以依靠中继卫星来完成,正好在全球各个角落检验中国中继卫星的实际覆盖效果。如果是中继卫星覆盖不到的海域,那就由“海警101”配备的直-15升空充当信号中继站,这样“小石”的活动范围会小一些,但也够用了。

而一旦战时被征用,“小石”挂上灵巧炸弹,就变成12枚远程巡航导弹,单程自杀攻击。而且这12枚导弹是遥控的,比一般的导弹要灵活得多,可以做种种诡异的大纵深机动,防不胜防。如果是“斩首行动”的话,在“小石”到达战区的最后一分钟,仍然可以把整个计划叫停,“小石”抛掉负载,自行返回母舰或就近的降落场。

当然,将来“中石-海”入役,也可以上航母和海警101。

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第三,以“海鹞”(AV-8B),Yak-141,F-35B/C为代表的“喷气式垂直起降战斗机”,其实是本轮工业浪潮的顶尖技术结晶。除非我们在未来10年又进入下一轮技术大革命,F-35B/C,已经做到极致了。

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“喷气式垂直起降战斗机”(STOVL JET),不一定要这样走高端路线。因为垂直起降方式的先天不足,使得这类喷气战斗机同陆基(或海基弹射)大型空优战斗机,性能无法跑在一个档次上。所以,我们不妨逆向思维,索性不追求高性能,退一步海阔天空,做一款物美价廉的低档STOVL JET出来,执行一些较轻松的亚音速任务(比如专门琢磨怎么打武直,先在演习中盯着打直-10,再研究打“阿帕奇”),先解决“有无的问题”,为什么不可以?

而且,从“小石”到“中石”,这个发展路径中,没有一个机型是浪费的,纯试验的。每个机型都可以实用,都可以发挥效益。


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家园 “小石”的表妹,“小三”,已经诞生

台湾SKYMASTER公司出售大型A10航模,1:6.25。航模长2.55米,翼展2.78米,(不含发动机)全重22—25KG。

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如果买全白色,出厂价(不含2台发动机)USD3095.00

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包括涂装,USD3695.00,这架在飞行中已经放下襟翼。假得跟真的一样吧?

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强烈证明:这真的是假的。

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单买发动机,USD695/台,含安装。

以下这位美国老兄米卡,飞了一把,相当逼真,他换装了2 x 14kg IQ-HAMMER turbines发动机。

[FLASH]http://www.youtube.com/v/6Fy0LTBftFU[/FLASH]

如果使用专业点的发动机,就没边儿了,比如:

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上图:Jetcat发动机,P140RX,推力14公斤,自重3磅,直径112MM,长320MM,耗油8盎司/分钟,价格3295美元,一个。

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Merlin140发动机,推力14KG,直径102MM,长228MM,重1.5KG,耗油390G/分钟,美元2995。

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Jetcat涡轴发动机(直升机航模用),自重5LB,长400MM,轴扭力55LB,单价5000美元。

我建议中国订立法规,开放“起飞重量300公斤”以下的无线电遥控航模的生产(外销)和商业使用。民科宅男们搞出来的飞机,零件比“翼龙”要次,总性能未必输太多,整合方案别出心裁,可以刺激军品的进步。

********

号称目前世界最大RC航模:日本二战中的“二式大艇”水上飞机:

[FLASH]http://www.youtube.com/v/dstA2t_9PUk[/FLASH]

B-36航模,6发动机,翼展近6米:

[FLASH]http://www.youtube.com/v/h_-13r0Keqw&NR=1&feature=fvwp[/FLASH]

C-17航模,4发,普通草地起降:

[FLASH]http://www.youtube.com/v/c5FjTcctkC4[/FLASH]

西方发展喷气垂直起降飞机的历史:

[FLASH]http://www.youtube.com/v/pz6sc0bgWcM&feature=endscreen&NR=1[/FLASH]


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家园 茗谈(108)-4:民科撬动地球

这全世界的军迷,分三类。第一类,是撰文,介绍现状,发表想法,比如晨枫大。第二类,是借助电脑软件,做一些静态制图,清楚地表达自己的想法。第三类,是动手做一些模型,比如我曾介绍过的,某位在美华人青年,制作CL-84航模。

本嘉明:茗谈(六十九):再谈“小飞机”

RC(Radio Control,无线电遥控)航模,在西方已经比较发达了,现在西风东渐,国内也有一些玩大了的发烧友。这个东西,比较小众,烧钱厉害着哪。而如果中国政府能扶持一下,那么不论是机身,配件,发动机,控制系统,这些产业链上的关键节点,统统移来中国,做成白菜价,真是可能的,尤其是配合3D打印的普及,有些刚度要求不高的小塑料件,可以大大降低难度和成本。

我的建议,是把“RC商业化”,限制在“起飞总重350公斤以下”。因为350公斤,是个相当大的无人机了,好处一是能携带40公斤左右的载荷,足够挂一台专业数字摄像机,对于广告,婚庆,企业活动,影视特效,都有神效;二是东西够大,零件尺寸也大,比较容易生产和维护,你小手伸得进去。

假设阿耐《艰难的制造》里那位少帅厂主,看到小本我这篇《第二山寨》了,觉得满好玩,就约几个志同道合的工科男,有的家里是模具厂,有的家里开机械加工厂,共同投资,立个项,哪里用得着总装备部批准啊。

立个什么项呢?买一架台湾Skymaster公司出产的A10航模,来改装成可以垂直起降的“小石”缩微版,看看信口雌黄的本嘉明这回掐得准不准。

如果各位通知小本的话,我一定跟项目组打个小赌。不过在这之前,我先替项目组做一下《可行性分析》,在“小石”的金点子以外,免费附赠。

(一)

外链出处

A10航模SK版(Skymaster公司版),是把长宽高各按1:6.25缩微,所以目前的主要数据是:

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机长(A):2552mm

翼展(B):2784mm

机高(C):544mm

机舱宽(D):220mm

主发动机舱长度(E):490mm

主发动机舱直径(F):205mm

SK版空机重(不含发动机):20 kgs

根据A10的实际使用状况推算,1:6.25缩小后,发动机推力成比例缩小的话,这架SK版起飞全重可以达到90公斤(这是跑道起降)。SK版大量使用塑料件,所以空重仅22公斤。我们可以订购2台德国的JETCAT涡喷发动机,直径112MM,长度320MM,推力14公斤。单价USD3300.00,2台的(总)自重2.7KG。

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前部的升力发动机,我们可以考虑JETCAT的P100-RX,最大推力10公斤,发动机直径97MM,长度245MM,(最大功率)耗油350ML/分钟。单价USD2800。2台的自重2.16公斤。

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这样,4台发动机全功率向下喷气时,理论上最大推力是48公斤。但这是不可能的,根据Yak-38的试验经验,由于向下喷出的热气流遇地面而反弹,随后又被4台发动机的进气口吸入,这是烧过的热空气,发动机的做功效率最大会降低40%,也就是离地片刻,4台发动机很可能仅能维持25公斤的总推力。

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现在,空机20KG,4台发动机4.9KG,还没算燃油重量和转动2个主发动机舱的伺服电机。但这是可以避免的,就是通过在起降场四周鼓风等方法,使发动机能持续吸入较新鲜的空气,提高推力。

第二个难题,是SK版的机身是不防热的,禁不起热空气遇地反弹后对机腹的烧蚀(机身内的设备也不能过热)。解决的办法很多,比如说用防火织料粘贴/钉在机腹,防火隔热。极端点的,就是另做一个铜蒙皮机腹。

第三,是SK版的常规尾翼必须改为新款尾翼,以避免主发动机倾转时尾焰烧灼尾翼。这就需要重新做一套尾翼,而且管子是中空,可以走钢丝,以控制垂直安定面。当然,如果进步点,可以用小电机控制垂直安定面,用无线电或内置信号线传输控制信号即可。

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上图:“小石”尾翼

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上图:常规尾翼

第四,是要装备主控电脑(芯片)。操纵者只使用一个简陋的航模遥控器,一个简单的推杆,信号传到飞机,主芯片必须把指令分解成复杂的多步骤,分头执行。这可能要一个简单的飞控软件了,因为垂直起降比跑道起降复杂很多。如果延伸设计,最好能设计一个坐着控制的“仿飞行模拟训练舱”式控制台。最近电视里报道,美国加州几个高中男生,在2名家长帮助下,做了一个软件硬件齐全的“仿飞行模拟训练舱”,在当地的庙会上卖票赚钱。

这样,材料如果是最基本价,也要2万美元。加上随后的改装,总项目费用大约是50—100万人民币。

(二)

这说明怎样一个前景呢?

就是当中国的军迷们自己DIY能做到这一程度的话,美国的NASA就可以崩溃了。

本嘉明我并不是一定要大家去烧这100万,但一个点子,在民间花100万就可以验证,那一年可以验证多少奇思妙想的点子?国家只要组织各种大赛,收割(买断)最胜出的方案,再立项军研,加以完善就可以了,而各路风投家则获利退出,这不是业余爱好,而是一门严肃的生意,美国不是有大量的项目,比如“最轻的单兵电池组”,组织大赛,欢迎民间参加吗?这么做的关键不是经费,是时间。官僚主义扼杀革命性思想,官方是不可能随便立项烧钱的,尤其是习惯于“紧跟”的中国。

而反过来,RC产业链,也就在中国白菜化,既提供就业和外贸额,又给军迷们提供多少快乐啊?

350公斤的无人机,如果租用中继卫星频道来遥控,可以在国内任意两地间飞行,转运对安全和时间要求高的高价值商品,比如移植器官。

什么是DRONES?Drones就是大型的R/C航模,就是州官放火。美国州官们既然放得火,我们中国百姓点点灯,何妨?

通宝推:黄河清,
家园 短距起降可机身烧蚀及重新吸入热空气导致推力降低的问题
家园 还可提高水平尾翼,象米格15。
家园 关键是建立一种模式

中国的大型军用项目,民科插不上嘴,但一些最基本的空气动力学和机械工程题目,比如这个“A10能不能垂直起降?”,如同高考作文题一样,是老少咸宜,所有相关专业工程师都可以想一想的。你想出了解决方案,就用航模来验证给大家看;没有资金,就去找风投。

如果拿这个题目,由“航空学会”和Skymaster联合主办一个大赛,胜出者奖金很一般,但不久就有低调的国家单位来买断你的技术,甚至把全组研发人员收走,吃皇粮;投资其中的风投家能有10倍的回报。这样“千金买骨”的例子出几个,社会上一传,有点余钱的都不投在房产上,都找工科男“潜力股”了。而国家只要通过拟订每年的大赛题目,告诉大家国家目前需要突破的研究方向就行了。

我们不妨把这种模式,称为“(公开)课题科举制",就是大家都来赶考,一旦金榜题名立刻身价百倍。富二代和官二代当然多点优势,比如用最好的物资和聘最好的科研人才,甚至运作内定得奖名单。但决赛是公开进行,并且电视转播,大家的产品拿出来PK,内行外行都在看。很可能,过后央企来收购的,是第三名的方案;或者有真材实料的团队,立刻有民企来接洽。

国家可以把一些巨大的863计划捏碎了,编制上千个公开课题,涵盖航空/船舶/陆地机械等,任大家来揭榜发挥,海选,把国家大项目的外围非敏感细节,拆碎外包出去,既大大推动了项目,又不花国家财政经费而论证了多种路径,还发现了埋没的人才,引导了社会风气,提倡了埋头钻研的价值观,最后还大大推进了模型业和相关商业领域的大发展,这何乐而不为呢?

这样一来,大家聚焦于“脑力淘金”,天天念念不忘,万一淘到个富矿,就名利双收。至于你投钱做的方案不合科学规律,或产品性能胜不过别人,那是愿赌服输,国家也不欠你什么。一切铁面无私,胜者为王,大家不用仇这类富人。

说到米格-15的高尾翼,确实可以考虑:

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家园 用缩比模型做部分项目,是全世界的惯例

您看看这里最后一个视频,关于海鹞的发展史,其中英国人也是大量依赖绳子吊起的小模型来论证侧风对垂直起降的影响的。

本嘉明:“小石”的表妹,“小三”,已经诞生

家园 没精力也没那么多资本,也不指望一夜暴富,随便说说

等到退休无事可做时,再做做模型玩玩。不用德国的小喷气发动机 ,用国产涵道螺浆降低成本验证下。很多设想,比如弯刀式直升机桨叶,象桨扇叶片,改善翼尖超音速问题 ;利用伯努利原理做圆筒形机翼,产生 升力等。

不过不是所学专业,现代社会已经没有单打独斗的设计发明空间,可能早有人验证过不可行吧。

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