书城科普读物百科知识-科普新课堂:军事常识
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第6章 空军装备(1)

有圆有方的飞机进气口

喷气飞机的发动机进气口形状不一,有圆的、扁扁的、矩形的、楔形的等等,这是为了适应飞机总体设计、发动机性能和飞行用途的需要。

喷气发动机是靠空气和燃气做功来为飞机提供推力的。因此,进气道能否顺畅地通过进气口吸入空气,对整台发动机的性能以及发动机产生推力的大小有着重要影响。在复杂的条件下工作的战斗机对进气道的要求更为苛刻。

进气道分为亚音速进气道和超音速进气道两大类。

亚音速进气道的进口多为圆形。这是因为来流速度较低,空气可直接引进,不需进行预压缩,进气口面积孔不用调节。飞行M数<14的飞机常采用这种进气道,M数在16~19的飞机也有使用的。

超音速进气道(又称二元进气道)的道口多为矩形或近似矩形,通常有一种楔形的预压缩面,即唇口像被刀切了一下。空气通过这种尖锐的斜面进行预压缩后,超音速来流的一部分动能转变为压力能,其作用是使空气减速,提高进气效率。这种形式的进气口面积可根据飞行状态的需要调节。如“狂风”式多用途战斗机的发动机进气道就是这样设计的。它具有水平可调斜板,在高马赫数时可自行调节。飞行M数大于15的飞机常采用这种形状的进气道。

另一种超音速进气道的道口几何形状为圆形(包括半圆、1/4圆)。这种进气道被称为三元进气道。与亚音速圆形进气道所不同的是,它带有一个中心锥面的预压缩面。中心锥体的位置或锥角是可调的,以提高进气效率,适应飞行需要。

隐形飞机的隐身术

如果说当时的人们对最早采用隐形技术的B-1B型战略轰炸机的隐形功能还不清楚的话,那么,随着F-117型飞机首次在巴拿马战场和其后海湾战争中的大量使用,人们对隐形飞机已经不怎么陌生了。

隐形飞机之所以能“隐身”,主要是通过降低飞机的电、光、声这些可探测特征,使雷达等防空探测器不能够早期发现来实现的。

为了减弱飞机电、光、声这些可探测特征,这种飞机在外形设计上采用了非常规布局,消除小于或等于90°的外形夹角,发动机进气口置于机身背部或机翼上面,采用矩形设计并朝上翻。2个垂直尾翼均向外斜置,机身与机翼融为一体,使飞机对所有雷达波形成镜面反射,减小雷达回波。在材料使用上,大量采用宽波段吸波性轻质耐热复合材料,并在表面涂覆放射性同位素涂层,通过同位素放射高能粒子,使周围空气形成等离子屏障。在离子与电磁波相互作用过程中,吸收雷达波和红外辐射,整机雷达反射面降到1平方米以下。即使这一点反射,也因通过等离子体的绕射、散射而造成雷达测量上的误差,从而达到“隐身”的效果。

此外,发动机还采用了楔形二元喷管。外壳、机匣采用蜂窝状结构,使红外辐射降低90%,噪声也大为减小,真正做到不见其身、不闻其声。

预警飞机为什么要背个大圆盘

人们要想在形态各异的飞机当中迅速找出空中预警飞机,那么身背蘑菇状大圆盘的飞机必定是它无疑。

空中预警机为什么非有大圆盘不可呢?原来,人们为了使雷达能在较远的距离上发现敌机或导弹,往往把天线架得很高。然而,无论怎样架设,天线也只能达到几百上千米的高度,并且很难在更高的高度上长期工作。于是,人们就把雷达搬上飞机。从此,飞机就背上了大圆盘。

大圆盘是雷达天线罩,里面装有监视雷达天线和敌我识别天线。最初的大圆盘是固定的,里面的天线不停地转动、搜索。现在的大圆盘已能旋转,里面的天线同步转动。当预警雷达向周围发射强大的电磁波时,碰到所有的物体都有回波反射,但是,由于运动物体与静止物体的回波信号不同,机上的滤波器会将运动物体的回波滤出。不论是突防的飞机,还是来袭击的导弹,在这个大圆盘的面前都立刻显出原形。预警机便针对不同的目标,指挥引导自己的飞机和导弹进行拦截,将其摧毁。

为什么喷气式发动机的推力比较大

飞机最初采用的是活塞式发动机。这种发动机由于燃烧是间断进行的,功率是提高受到一定限制,不能作超音速飞行。

喷气式发动机没有汽缸,也没有活塞,只有一组多级叶片的压缩器、带许多火焰筒的燃烧室、一个涡轮和一些喷管。这套特殊的装置给飞机带来巨大的动力。

当电源启动车带动涡轮旋转后,空气即从进气道流入压缩器提高压力,随后进入燃烧室与喷出的燃油混合,几个火焰筒同时燃烧,产生大量的高温、高压燃气。自由膨胀的燃气受到发动机内壁的限制,只好向喷口方向膨胀,于是,燃气一边推动涡轮使压缩器不停地旋转,一边以极高的速度从喷口向后喷后,从而使飞机获得了一个与喷气冲力大小相同、方向相反的相同力,推动飞机向前运动。由于这一燃烧过程是不间断进行的,又有数个火焰筒同时工作,所以产生的推力很大。

为了使飞机在短时间内获得更大的推力,现代喷气发动机还有一组加力燃烧室,可以再次喷出燃油,进行二次燃烧,从而增加了气体的温度、膨胀的作用和喷射的速度。于是,飞机的推力再次提高。迅速从亚音速飞行状态转入超音速飞行。

不久将会出现的核动力飞机

水面有核动力航空母舰,水下有核动力潜艇,可是,至今还没有核动力飞机。其实早在1961年美国政府就通过了核动力飞机的研制计划,但是因经费不足,这个计划没能实现。

核动力飞机的关键性部分,是核动力航空发动机。这种发动机与常规动力发动机的最大不同是没有燃烧室,而且把原子能作为热能的来源加以利用。当空气通过进气道进入核动力发动机,经多级压缩器压缩后,送入原子能热交换器。压缩的空气流经热交换器的螺管时,被迅速加热膨胀,推动涡轮转动,灼热的空气高速从发动机喷口排出,产生像常规航空发动机一样强大的反作用推力,从而使飞机利用核能飞上蓝天。

从目前的核动力飞机设计方案来看,这种飞机选用了空气动力外形较为合理的鸭翼布局,机翼下方吊装了4台核动力航空发动机,两端采用了大面积的翼梢小翼。这会大大提高飞机在大迎角飞行条件下的稳定性,保证在一二台发动机出现故障情况下仍能继续飞行和控制飞机偏转。可以预见,随着一些难点的解决,不久核动力飞机将成为飞机家族中的新成员。

从战机型号判断其用途

阅读报纸和收看新闻的时候,经常可以看到EF-111,KC-135,AV-8B,YF-22等飞机型号。这里面有什么规律可循呢?