候知健|无法弯道超车!中国舰载预警机研发,仍只能遵循美国70年前思路

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舰载预警机的使用环境过于特殊 , 比如机库限制了飞机的最大高度 , 升降机限制了飞机的折叠后翼展 , 甲板起降跑道限制了机翼展开后的翼展......
这些限制上 , 美国与中国的航母并无太大区别 , 设计上少有选择余地 , 必然导致外形上的高度趋同 。 如果为了彰显自主特色而在总体设计上强行求异 , 必然招致大量毫无必要的工程风险和性能下降 。
【候知健|无法弯道超车!中国舰载预警机研发,仍只能遵循美国70年前思路】图:E-2预警机的内部剖面展示
在E-2平台的核心设计特征中 , 以下几点是国产预警机平台无法绕过的选择:
1:背负式圆盘整流罩 。 直接把预警机的外壳做成天线 , 在现阶段依然不是工程上可行的方案 , 在基础技术上还存在大量的难题没有解决 。 只有背负式的圆盘雷达 , 才是成本和进度风险上最为现实的设计 。
2:采用涡轮螺旋桨发动机 , 而非涡扇发动机 。 同等技术水平下 , 涡桨发动机在中低速(低于800公里/小时)下、特别是起降阶段的性能表现要比涡扇发动机好;因此对于驮着大圆盘、本来就飞不快 , 而对起降能力又特别看重的舰载预警机 , 涡轮螺旋桨发动机是最佳的动力形式 。
图:E-2采用发动机舱和主起落架舱一体化设计
3:双发设计 , 发动机采用吊舱布局布置在每一侧机翼中间的靠内侧位置 , 且发动机舱与主起落架舱合一 , 布置在发动机舱的下方尽可能靠后的位置 。
为了在机身和螺旋桨之间留出安全空间 , 远离机身的机翼发动机吊舱布局是唯一可行的选择 。 而为了尽可能避免降落时向左右两侧倾覆的事故 , 舰载机的两个主起落架之间的间距必须尽可能的大 。
图:这种设计能能使主起落架安置在最靠外侧的设计
对于双发机翼吊舱的预警机而言 , 把两个主起落架整合进发动机吊舱 , 是最合理、同时也是唯一的选择 。 因为舰载预警机在机翼折叠状态下 , 主承力结构最靠外侧、而且离地也最低的部分就是发动机吊舱 。
图:E-2采用了平直机翼设计
4、大展弦比的平直机翼 , 可以翻转折叠 , 竖直贴着后机身收拢 。 平直翼是保障预警机拥有足够短距起降能力、长航程和大滞空时间的关键设计 , 无法回避 。
复杂的翻转折叠设计 , 则是在升降机带来的宽度限制下 , 仍然能让发动机吊舱和机身保持足够距离的关键所在 。 否则要么螺旋桨转起来就把机身剁饺子 , 要么就螺旋桨直径不足导致无法产生足够拉力 。
图:注意E-2的4垂尾中 , 有3个具备双转轴方向舵 , 这一设计的目的是为了使它在转弯过程中依然能保持机身水平 , 维持最佳的雷达探测效果 。 类似设计出现在国产舰载预警机垂尾上的几率非常大
5、采用高度低于雷达罩的低矮多垂尾设计 。 背负式的雷达罩本身就会在一定程度上破坏飞机的飞行稳定性 , 而且垂直尾翼和方向舵一旦被卷入中雷达罩的尾流中 , 便非常容易导致其稳定和偏航控制能力的显著下降、甚至完全失效——而且此时尾翼也会形成对雷达视野的遮挡 。
一方面又要避开尾流/避免遮挡雷达视野 , 一方面需要比常规飞机比例更大的垂尾/方向舵面积来弥补驮盘子导致的稳定性下降 。 这种限制下 , 最大高度非常低矮的多垂尾设计同样是唯一的选择 。
图:国内陆续出现过的一些舰载预警机模型
这些关键的设计点被确立下来之后 , 国产舰载预警机的总体布局与E-2家族的高度近似已经无法避免 。 E-2家族虽然设计于50年代 , 但70年后的今天 , 它的套路在大方向上依然是最有效、最平坦的直路 。
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