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欧洲群策群力的产物——台风战斗机

2021-08-25 20:48 作者:乖巧的阵风姬  | 我要投稿

        20世纪70年代初,当时“鹞”和“美洲虎”刚刚进入英国皇家空军服役,该军种就在考虑它们的后继机了。英国空军希望下一代战斗机不仅成本低,还要具有“鹞”的垂直起降能力,或者至少要有良好的短距起降性能。当然,这样的想法不过说英国空军的一厢情愿罢了。于是新战斗机计划被拆分成两个独立的飞机项目,分别是AST(空军参谋部目标)403和AST 409。AST 409是“鹞”的后继机项目,最终催生出了BAE与美国麦道公司联合研制的“鹞II”。AST 403则简单一些,被定位成“美洲虎”的后继机,但其空战能力大为增强(有点以色列狮式战斗机的意思了)。

有点鹰狮的味道

霍克·西德利公司(1978年1月1日改名为英国宇航公司)的P.106B LCA(轻型战斗机)在AST 403竞标中获胜。与此同时,在西德,梅塞施米特-博尔科-布洛姆公司(MBB)也开始着手设计新型战斗机,在1979年推出了TKF-90(1990年战术作战飞机)概念,

BAE和MBB随后一拍即合,宣布在该机的基础上联合研制欧洲合作战斗机(ECF)。1979年,英国宇航和梅塞施米特-博尔科-布洛姆公司向他们各自的政府提交了ECF(欧洲联合战斗机)的正式提案。 

然而故事并没有如愿以偿的步入正轨。同年,法国达索加入了ECF小组,然后,因为法国要求所有设计必须按照他的要求来进行(其中比较主要的是法国坚持发动机选型用他的M88发动机,不过个人觉得一机可以选择多种发动机也不错。。。)而英国保守党政府在1981年取消了AST 403项目,紧接着,ECF项目也因西德政府撤资而告终。欧洲战斗机计划差点胎死腹中。幸而意大利的莱昂纳多,德国MBB,以及英国BAE决定坚持继续联合研制,他们确信如果欧洲人还要欧洲人的欧洲,那么欧洲国家的空军迟早需要一种新的战斗机。于是他们合作成立帕那维亚财团(Panavia),以P.106B为基础发展出了最新设计——P.110,P.110直接演变成了该公司的敏捷作战飞机(ACA)计划。1985年BAE英国宇航实验机首飞为后来的台风战斗机铺平道路

最初的EAP验证机构型
因为为了省钱,而直接沿用了狂风的后机段

1994年台风战斗机首次试飞,2003年台风开始服役。

气动布局

       台风的气动布局很有特色,他是三代鸭翼中唯一一款选择远距鸭翼的战斗机

欧洲三剑客对比一下就可以看出台风的鸭翼离主翼有多远了

受鸭翼距离升力中心较远的影响,能产生更大俯仰控制力矩,且更有利于超音速配平(因为超音速下升力中心后移,常规布局会选择让平尾产生负升力的方式配平,假设主翼面积相同升力系数相同的情况下,产生同样的总升力,一增一减,就意味着常规布局要付出更大的迎角和阻力,当然你要是拿出米格25/31这种超音速气动中心的前移的妖孽,我就没话说了。。。)但是这样却有一个不利的影响,那就是因为鸭翼较主翼距离较远。鸭翼的脱体涡就无法与主翼的涡流产生交互作用,稳定涡流核心,因此主翼涡流在做大攻角的情况下会较早的发生溃散。当然,台风在设计上也不是没有试图对此做出改善。于是台风便加上了一个板条翼。

也就是这个东西,有人说这玩意其实和歼20的升力体边条翼鸭式布局差不多,也是通过边条增强鸭翼涡。我个人是比较反对的,歼20的涡流控制在世界上乃是T0级的,而台风这个东西呢。说白了,其实就是中国傅前哨老师的侧板鸭翼的弱化版罢了。

侧板鸭翼

因为台风有更高的速度要求,自然不能那么大一块侧板加上去,不然还怎么超巡?且台风的飞控更好,也更容易驾驭鸭翼,自然就可以把侧板缩小了。处理方式是这么说的,但是实际上呢?

结果就是台风的迎角限制达到了“极高”的24度,在三代机中与其“媲美”的只有在被飞控限制的F16(有趣的是F16的攻角限制是过载的分段线性函数,而非单纯是26度限制,当然如果你觉得你比较牛批,可以选择拉下手动俯仰超控电门,此时你的攻角将不受限制)不过索性台风还有个“空气动力学模块套件”(AMK)

主要的改变是在主翼段延伸一个边条,起到进一步增强鸭翼涡的作用,类似阵风的思路,其实只是把EAP验证机当年的玩意又整回来了
蓝色部分是AMK增加是部分

经过AMK的提升,台风的大迎角性能总算提高到了34度的。可见小小的气动变化对整体的影响还是很大的。管中窥豹可以看出战斗机气动的复杂程度。然而。。。台风改来改去不过还是复现了EAP验证机的操作罢了

实际上这一部分边条本来在EAP验证机上就有,为了省钱给删掉了

而34度攻角的能力,在EAP早就能做到的超过35度攻角的数据面前让人实在是提不起什么兴致。

超音速性能一直是台风的吹点。事实上也确实是这样的,远距鸭翼配合三角翼的布局富裕了台风无与伦比的高速性能。

其他挂载咱们不管,就这个半埋挂架我吹爆好不好。和战斗机中先完全平行。作为对比,咱们看一下阵风的半埋挂架,且不说半埋程度阵风的弹体几乎完全露在外面了,连基本和机身中线平行都没有做到。相比之下台风的半埋挂架做到了完全和机身轴线平行,且半埋程度较高,基本上不注意观测甚至可能会觉得这是机身的一部分。可以说在减阻方面是极度成功的榜样了。然而台风在这方面又做了一件蠢事。以至于极速无法超过2马赫,这主要是因为进气道的缘故(当然也有可能是气动热的缘故,复合材料占全机比例约40%,用多了不耐热,所以锁了飞控,这个就只能靠猜测了)

台风的进气道没什么先进的地方,用得是可调斜板进气道,但是和正常的如F15或苏27那样的两个可调斜板相比,台风只有下面一个可调斜板,上面的附面层隔板以一个固定的角度产生激波,相应的只能优化一个特定的速域,其他速域就相对弱一点。然后台风应该是选择了一个实战中比较常用的速域,而对两马赫以上的速度就只能舍弃了。个人感觉这个设计是不太好的,你要么像F15那样直接用两个斜板,反正你想当截击机,追求高速不是理所应当的嘛。或者你减重,像阵风一样直接用皮托进气道。搞得有点不上不下。

探测

捕手雷达

台风装备的是ECR90捕手多功能脉冲多普勒雷达,探测范围是前方120度- 140度的范围,该雷达对于小型战斗机目标的最大探测距离为160公里,对于大型客机的最大探测距离为300公里。该雷达可同时对多达20个目标进行跟踪,并控制中距空空导弹攻击其中6个最具有威胁性的目标。

可以说是将平板缝隙阵的潜力压榨到了极限,甚至具备了合成孔径能力(据说精度达到了0.3米)。但是然并卵,再强的平板缝隙雷达还是平板缝隙雷达,捕手雷达在服役初期性能其实也算不错,准备比他体制更先进的雷达的飞机只有米格31和F2,稍晚一点也只有F22和阵风的雷达选择了相控阵,台风的雷达一点也不落后(有点苏27的感觉,同期西欧也都是倒置卡塞格伦或者卡塞格伦天线雷达,不算落后,但是你苏30还是倒卡就拉胯了),但是问题是到现在,台风准备的还是平板缝隙雷达,捕手E还是在测试中,就有点落伍了。不过如果换成捕手E雷达的话,仍然可以凭借尺寸优势力压阵风,鹰狮,成为欧洲探测能力最强的战斗机。

然后捕手E比较有趣的一点是,部分资料显示捕手E是倾斜雷达罩,然后类似ES05雷达和KJL7A那样的“旋转斜盘”式旋转。

但是又有视频显示捕手E的转动方式类似雪豹E雷达,是三维的转动。

海盗系统


海盗系统兼具红外搜索与跟踪及前视红外功能,原本是要设计成两个航电模块,后来为了机上安装方便合并成一体。海盗系统的探测头安装于机鼻上方,这是红外搜索与跟踪系统执行空空任务的最佳位置,并稍微偏左以获得有限的对地扫描视角。传感器有两组工作频段︰7.5到10微米在空面模式对迎面目标有最佳的性能表现(也就是长波红外);3到5微米用在加强型搜索、识别、跟踪模式上(也就是中波红外)。(详细了解可以看我的专栏CV6916674

DASS系统

DASS是防御辅助子系统(Defense auxiliary subsystem)的缩写,该系统包括宽频綜合雷达告警器(RWR)、电子监视系统(ESM)、激光威胁和导弹逼近警告系统、电子对抗系统(ECM)、拖曳式诱饵、雷达干扰器,台风战斗机的ESM系统的天线安装在飞机左翼翼尖的短舱和机身内,ESM系统包括一个高灵敏度的宽频无线电接收机,用以雷达接收警告以及探测敌方无线电和数据通信,此外还包括一个导弹接近警告器(MAW)和两个激光警告接收器(LWR)。宽频无线电接收机和激光警告接收器能被动探测敌方雷达波或激光,同时对发射源的发射参数方向,距离以及移动角度进行计算。获得的数据通过DAC与数据库中的上万个信号样本进行比较以识别信号发射源的类型,操作方式以及与之相关的武器系统。台风战斗机的任务管理系统将随时更新ESM系统的信号特征识别数据库。台风战斗机的ESM系统能对飞机进行的360度全方位覆盖式监视,其监视的射频接段从100mHz到10gHz。而电子对抗系统(ECM)同样也安装在翼尖的电子战吊舱内部。

台风翼尖电子战吊舱

当然,台风还有一种独门绝技,吊舱内置两个拖曳式雷达诱饵,堪称空战替身术,应该比铝箔条好用。

DASS系统看起来不起眼,但是不要忘了研制这个系统的BAE系统公司同样提供了F35的AN/ASQ-239电子战系统和F22的ALQ-94被动雷达,作为给自家儿台风的DASS系统不容小觑。

武备

机炮的话,台风是选择了一门毛瑟BK-27型27毫米单管机炮,射速每分钟1700发,这款机炮比较优秀,以至于F35最开始都准备选择这款,当然最后还是选了美国自家货。

挂点的话,台风拥有13个挂点,每个机翼下面拥有4个,机腹4个半埋挂架。其中有五个重挂点,其中三个为湿挂点(可以挂副油箱),最大载弹量7.5吨(上次写阵风后,有人和我讨论,认为阵风挂不了9.5吨,这个确实,阵风确实没有一个图片或者挂载方案达到了9.5吨,一方面过于追求极致的挂载没有实际意义,且即使想挂武器的重量也不一定能标准的给你凑到那个吨位,事实上,除了侧卫系的战斗机,你看他实际中的挂载方案,除去副油箱,没有一个能够超过理论挂载的一半的,但是这并不代表说最大挂载达不到,飞不起来,理论上你把全部挂点挂满他也只是压缩飞行包线而已,甚至你超过最大过载,飞行包线也不会一下子消失,通过挂点算出的理论最大挂载是有意义的,他是能够在统一标准对比挂载能力的最简单方法,当然了在实际中内油的多少,挂点分布的不同都会影响挂载)

挂载武器方面也比较多,中距弹方面可以选择流星或者AIM120,格斗弹方面可以选择AIM-132或者IRIS-T,硫磺石反坦克导弹,风暴阴影巡航导弹,AGM88反辐射导弹,还有宝石路系列激光制导炸弹等等。

动力

罗罗的发动机非常先进,世界领先,用在台风战斗机上面的也一样。

EJ200直径740毫米,长3.99米,重量仅为1吨(2205磅),却能产生60千牛的非加力推力和约90千牛的最大加力推力(海平面静压),全加力推重比达9.175。不知道比法国的M88高到哪里去了。3-5-1-1式结构,3级风扇,5级高压压气机,低压涡轮和高压涡轮各一个。涵道比0.4,比F119,M88都大,但是比F135的0.57低。EJ200的耗油率在全加力时是47-49克/千牛·秒,最大非加力时是21-23克/千牛·秒。(在这里闲聊说一件很搞笑的事情,我去空军之翼上面找资料嘛,里面专门说道EJ2000是三级低压压气机,没有风扇级,当时就给我整不明白了,没有风扇级?这不是涡喷发动机吗,那你哪来的涵道比?还以为是什么黑科技的玩儿法,结构一问大佬才发现,在术语上风扇级和低压压气机是一回事,闹了个笑话)

人机交互

座舱布置

台风战斗机的座舱是典型的一平三下式布局。一个广角平视显示器(HUD),下方是三个彩色多功能显示器(MFD)。中央MFD用于飞行员态势感知,显示移动地图、导航数据和潜在威胁的位置;左侧MFD显示雷达信息;右侧MFD显示武器、燃料、发动机和系统数据。每个屏幕158.75毫米x 158.75毫米。1024 x 1024像素的名功能彩色显示器,应该不是触摸屏(这里教大家一个小窍门,一般情况下屏幕周围有一圈按钮的都是非触摸屏,没有的则是触摸屏)

中置操纵杆(其实操纵侧置和中置现在并没有展现出绝对的优劣之分,而且也不能用来论证航电水平)手控油门和操纵杆(HOTAS)上有24个可编程按钮,通过这些按钮可以完成攻防的跟踪操作,如防御子系统的切换,武器系统的选择,恢复平飞状态等等,此外操纵杆上还有一个指示装置用来控制多功能显示器上的光标。

台风的新一代座舱,不知道什么时候能上实机

打击者头盔

BAE的打击者头盔,

布满麻点的打击者头盔,黑科技脑控战斗机的感觉有没有

BAE的打击者头盔非常先进,第一代“打击者”头盔采用1280×1024像素的单色显示器,“打击者II”则升级为1920×1080像素的全高清彩色显示器。

第二代打击者

同时增加了Intevac公司的ISIE-11有源像素夜视传感器,所以无需外挂夜视镜。

这些头盔瞄准器上面很多的有小小的麻点,这些是什么,这些都是光学定位点,上面有微型LED发射红外线,由座舱中的接收器定位点的角度距离变化来计算出头盔的指向,相比于早期的通过头盔的感应器感受座舱内的线圈产生的磁场随角度变化的扭曲程度来感应指向的磁场式,其刷新率更快,也不会被其他原因造成磁场变化干扰。现在第三代头瞄都是这种玩法。

语音系统

台风的语音识别技术全称为直接语音输入系统(DVI), 该系统是由史密斯航太公司提供。DVI是台风战斗机的一个非常关键座舱设备,语音识别模块支持连续发音识别,而且可以在嘈杂的飞行环境以及高G压力下(会影响飞行员发音)使用,为此目的系统使用了多种,为此目的系统使用了多种语音识别运算算法和最新的神经网络技术。该系统有大约能识别200个词汇,反应间隔为200毫秒左右,识别率超过95%。DVI可以用语音控制26个非关键系统如雷达模式切换、显示切换,导航任务指令等。

引用资料链接:https://mp.weixin.qq.com/s/_-M-jtGulhCf2e20g_3pag

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