关于飞机技术和航空技术探密

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空中放油

　　飞机在空中加油具有很重要的军事意义。现代化战争，分分秒秒都至关重要，尤其是空战更是如此。战斗机不返回机场，直接经空中加油后投入战斗，就会节省许多时间，从而赢得战机。轰炸机和攻击机经过空中加油，航程可大大增加，这样就能作绕过敌方防空雷达和火力点的长途迂回飞行，顺利执行远距离空袭任务。

　　那么，飞机为什么还要在空中放油呢？主要是因为：
　　1．由于飞机的最大起飞重量远大于最大着陆重量，如果飞机在起飞后因故障要求立即着陆，那么此时的着陆重量就会超过飞机的最大着陆重量。如果强行着陆，起落架就有折断的危险。为了减轻飞机重量，达到安全降落的重量，就要进行空中放油。

　　2．如果飞机因意外情况要求迫降，尤其是起落架不能放下时，机内若留有大量燃油，就很可能会在着陆时被摩擦、碰撞产生的高温、火星引燃而发生火灾，甚至导致飞机爆炸。这样，也需要在迫降前进行空中放油。

　　不过，天空虽大，放油也不能乱放，城市、机场、森林上空和近地低空不能放油，一般放油地点都选在海洋、山区、荒原的上空。


空中加油技术

　　对于一般的军用飞机来说，不着陆一次飞行上万公里，过去似乎是难以想象的事，而今随着空中加油技术的出现却已成为现实。空中加油技术简单地说就是在空中一架飞机给另一架或几架飞机（或直升机）加注燃油，使其航程加大，续航时间增长的技术。近年来，空中加油技术得到了更为广泛的使用。空中加油机频频出现在一些局部战争中，如英阿马岛之战、美国入侵巴拿马以及1991年海湾战争，空中加油机都发挥了重要作用。1985年4月15日，美国空军的18架F-111E战斗轰炸机和3架EF-111电子干扰机，从英国的拉肯希思空军基地出发，经北大西洋，直布罗陀海峡，穿越地中海上空到达利比亚，顺利执行完轰炸任务。从起飞到着陆，连续飞行1万多公里，经过了6次空中加油，才使这次长途奔袭得以成功。

　　既然空中加油如此重要，那么，这项技术是何时出现的呢？据介绍，早在第一架飞机问世之初，就有人提出进行空中加油，以延长飞机的留空时间，或减少飞机的载油量便于飞起来。而第一次空中加油则出现在二十世纪20年代，其方法是在加油机上装一根15米长的软管，软管的头部有一个快速断流的活门，进行空中加油时，加油机放下软管从后上方慢慢掠过受油机，当受油机上的人抓住软管后就表示对接成功，然后将软管插人油箱，打开活门，加油便告开始。然而，在第一次空中加油出现后的二十多年的时间里，空中加油这项新技术竟无人问津，被“束之高阁”，直到二战以后喷气式飞机出现，空中加油技术才获得了新的发展。而如今，空中加油技术早已不是手工进行的了。目前为止，比较成熟并被广泛采用的空中加油设备主要有两种，一种是软管式加油设备，另一种是伸缩管式加油设备。

　　然而，不管是采用哪一种空中加油设备或方式，现代空中加油仍然需要飞行员正确操作，需要加油机和受油机的密切配合，才能安全完成任务。总的来说，现代空中加油的过程大致如下：首先是加油机和受油机必须按照预定时间在预定地点汇合，才能进行空中加油。然后受油机和加油机实施对接，对接成功后，加油系统根据信号自动接通油路。加油完毕后，受油机根据加油机的指挥进行脱离，整个加油过程便完成了。

　　据不完全统计，现在世界上现役专用空中加油机有上千架，拥有加油机的国家也有十几个，例如美国、俄罗斯、英国、法国、沙特阿拉伯、以色列等等。其中美国是名副其实的空中加油机大国，其拥有量占世界空中加油机总数的四分之三。美国陆海空三军使用的空中加油机主要有KC-135、KC-10A、KC-130F和KA-6D等,这些加油机都曾在海湾战争中使用过。长期以来，能够独立发展专用空中加油机的国家主要是美国、英国和俄罗斯，其他国家或地区主要是使用他们的成品和设备。而如今，中国依靠自己的力量，也发展出了自己的空中加油机，成为拥有空中加油技术的国家之一。

　　空中加油技术不仅增加了作战飞机的航程，而且大大提高了飞机的生存能力，已成为现代战争中的重要支援力量，使本不能完成的任务成为可能。空中加油技术的运用，改变了以往人们只从飞机的载油量、航程来确定其执行任务种类的传统观念，使人们对得到空中加油机支援的战术飞机的作战能力有了新的认识，空中加油技术必将在未来的战争中发挥更为重要的作用。

软管式空中加油

　　软管式空中加油设备亦称为插头锥套式加油系统，是英国空中加油有限公司在继承前人经验的基础上研制出来的，1949年问世。采用这种方式进行空中加油，受油机的设备非常简单，只要在机头或机翼前缘装一根固定的或可伸缩的受油管即可。而加油机的加油设备则由绞盘、一根22~30米长的软管和一个锥套组成。锥套呈漏斗形，重量很轻，上面装有机械自锁机构。当受油管伸进锥套后，该机构自动锁紧，锥套与输油软管相连接，软管由绞盘控制伸出和收回。

　　具体加油过程是：空中加油时，加油机内的工作人员将软管放出机外，软管下的黄褐色信号灯闪亮。受油机的驾驶员收到准备妥当的信号后，便整好自己飞机的位置将受油管伸入锥套，只要自锁机构锁紧之后，燃油便自动流向受油机。由于受油机于加油机的速度差和高度差都有严格的规定，因此受油机驾驶员的动作必须十分稳定和准确。如果一切正常，黄褐色信号灯自动熄灭，遇到紧急情况，红色警告灯闪亮，告诉受油机驾驶员进行调整。加油结束后，受油机减速，当加油机和受油机的速度差达到一定值时，在一定的张力下，输油软管和受油管就会自动脱开，燃油自动关断，然后受油机和加油机的距离和高度差逐渐拉大，受油机到达安全距离后再向一侧推出，加油机则可继续给下一架飞机加油或者收回加油软管。

　　软管式空中加油设备几经更新换代，性能不断提高，其优点是一架大型加油机上可装几套加油设备，同时给几架飞机加油。由于加油机与受油机存在相对运动，采用具有柔性的软管连接安全性好。缺点是对大气湍流敏感，对接比较困难，驾驶员技术要求高；其次是输油速度慢，约为每分钟1500升左右，给大型飞机加油需要时间长。

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伸缩管式空中加油

　　伸缩管式空中加油设备亦称“飞杆”加油装置，也叫做硬式加油设备（与软管式加油相对应），是美国波音飞机公司研制成功的，紧随英国的软管式加油设备之后，于1949年底投入使用。该设备的主体是一根由两截组成的刚性伸缩管，安装在加油机的尾部，平时收入机内，进行空中加油时将其伸出。伸缩管的中间装有V形舵面，后缘之间的夹角约130度左右，V形舵面的作用类似于飞机的升降舵，操纵它可以使伸缩管在一定范围内运动。例如美国KC-135加油机上的伸缩管式空中加油设备，其内管的伸缩距离为6米，上下活动范围为54度，横向活动范围为34度，并且由专门的加油人员进行操作。

　　进行空中加油作业时，加油机上的操作员通过信号指挥受油机接近已伸出的伸缩管。当它们之间距离很近时，两机相对位置保持不变，然后操纵短翼，并通过伸缩管的长短伸缩，使之与受油机上的受油管衔接。由于有加油员的操作，所以使用伸缩管式空中加油设备时，受油机的飞行员操作相对于使用软管式空中加油设备时要容易一些。一旦两者连接好，加油杆便可以自动锁定，开始给对方输油。加油完毕后的两机分离，可由驾驶员控制，减慢受油机的速度（或增大加油机的速度），使伸缩管自动开锁，燃油自动关断，两机分离。

　　采用伸缩管式加油设备，具有输油速度快，可达到每分钟6000升左右，并且对空气湍流不大敏感（因为是刚性杆），对接操纵方便等优点。其缺点是一次只能给一架飞机加油，通用性差，并且需要有专门的加油操作员。

放宽静稳定度技术

　　所谓静稳定度是指气动中心到飞机重心的距离，气动中心在重心之后静稳定度为正，飞机是静稳定的；气动中心在重心之前静稳定度为负，飞机是静不稳定的。

　　在亚音速飞行状态，普通飞机的翼身组合体的升力中心在重心稍后的某个距离（静稳定），这时翼身组合体的升力所产生的负俯仰力矩（机头向下的力矩），由平尾的下偏，以产生向下的升力来平衡，尾翼的升力从翼身组合体升力中减去，因而使总的升力减少。而且由于飞机的静稳定特性，飞机有保持原有飞行状态的趋势，使飞机的操纵也不灵活。而放宽静稳定度的飞机，气动中心可以很靠近重心也可以重合，甚至在重心的前面，飞机的稳定度变得很小甚至不稳定，飞行中主要靠主动控制系统（即自动增稳系统）主动控制相应舵面，保证飞机的稳定性。这时为保持平衡只需要较小的甚至向上的平尾升力去平衡翼身组合体的正俯仰力矩（机头向上的力矩）。

　　在超音速状态，无论普通构形的飞机还是放宽静稳定性的飞机，都具有作用在重心之后的翼身组合体升力矢量。因为放宽静稳定度的飞机的重心比普通飞机的重心更靠后，这样为配平由于翼身组合体升力升起的负俯仰力矩所需要的尾翼向下载荷比普通飞机要小，因而就可以大大减少尾翼足寸和重量，使其在超音速状态也具有较高的升力。

　　由此我们可以看出，采用放宽静稳定性的手段，可以大幅提高飞机的性能。首先，使飞机的平尾用于平衡所需的面积可以大大减小，因此平尾的重量可以减轻，阻力可以减小，另外对于静不稳定的飞机，尾翼的升力和翼身组合体升力方向一致，这样飞机的总升力也得到了提高。

　　研究表明，放宽静稳定度为战斗机带来的效益是当静稳定裕度取为-12%平均气动弦长时，飞机的起飞总重可减少8%，所需发动机推力可减少20%，如果再加上控制机动载荷的效果可使设计总重减少18%。

　　在轰炸机上采用这种技术效果也是很明显的，如CCV B-52试验机平尾面积从84平方米降到46平方米，在原发动机和起飞总重条件下，结构重量减少6.4%，航程增大4.3%，如果原载重、航程不变，起飞总重可以减少 10-15%，B-l轰炸机如果在设计初期阶段就采用放宽静稳定度要求的话，其起飞总重可减少36吨，用2台发动机就可以完成原来4台发动机的任务。如果把放宽静稳定度要求和控制机动载荷结合起来，可使轰炸机设计重量减少20%以上。

　　放宽静稳定度要求对战斗机性能的提高主要体现在提高战斗机的机动性方面以及完成任务的效率方面。如一架重心位置处于25%平均气动弦和一架重心位置处于38%平均气动弦的放宽静稳定度的飞机相比，在中等空载重量、最大推力、900米高度的条件下，后者转弯速度增加0.75度/秒（M＝0.9时）～1.1度/秒（M＝1.2时）；M数从0.9增加到1.6的加速时间减少1.8秒左右；空战燃油节省180公斤；承受机动过载的能力也提高了，在M数为0.6，0.9，1.2时过载系数分别提高0.2g，0.4g，0.8g；此外还可以提高升阻比：在M＜l时可提高8%，M＞l时可提高15%。这些就使战斗机的机动性大大提高。

　　如果拿F-16战斗机和法国战斗机“幻影”Fl，瑞典的Saab-37，苏联歼击机米格-21相比，性能就很突出，除高空最大速度，F-16稍低于其他三种飞机外，其他性能均比它们优越。其原因之一就是F-16采用了主动控制技术。

过失速机动技术

　　过失速机动就是飞机在超过失速迎角之后，仍然有能力完成可操纵的战术机动。它主要用在为占据有利位置的机动飞行中。

　　为什么战斗机需要过失速机动能力呢？因为战斗机主要的任务就是空战，而现代的几次局部战争的经验告诉我们，空战中最频繁发生的是低空和超低空近距空战。近距空战中最重要的作战品质就是迅速瞄准敌机的能力，即在攻击中不仅能快速地改变自身的速度矢量，还能使自己始终处于对手转弯半径的内侧，这样就能使自己更快速地进入攻击位置，先敌开火。过去的空战由于作战飞机的剩余功率较小，因而十分强调抢占高度的机动能力，以达到以高度获取速度的目的。现代战斗机在中等速度下剩余功率都很大，加速性都很好，爬升率都很高，速度上已经没有多大的差距，因此通过过失速机动获取更有力的角度优势，就成为了捷径。

　　为什么过失速机动可以提高飞机的机动能力呢？因为在进入目视格斗状态之后，攻击机要使目标机尽快进入自己允许的发射区，目标机则要摆脱攻击机并伺机反击。这种情况下，飞机最重要的性能是最大瞬时盘旋角速度。一般说来飞机的最大瞬时盘旋角速度在马赫数0.4-0.6之间最大，所以要在格斗中争取角度优势，就要求飞机能从最大马赫数尽快地减速至中、低速度。飞机在进行过失速机动时，由于大迎角下自身受到的气动阻力较大，飞机的速度可以迅速降低，有利于偏转机头实施快速对敌指向，或在转弯中尽快减速和改变方向是敌机冲过目标，这在近距格斗中具有很高的空战效能。

　　然而，在传统的飞行理论中，飞机的迎角是不能够超过失速迎角的，否则就会失速，进入尾旋甚至坠毁。随着现代航空科技的发展，通过采用推力矢量技术等方法，已经使飞机有可能超过失速迎角飞行了。

　　美国和德国联合研制的X-31，就是用于进行过失速机动技术验证的验证机。它已经完成过飞行迎角达74度的赫布斯特（Herbst）机动。

　　最著名的过失速机动则应该是俄罗斯的苏-27飞出的眼镜蛇机动，它曾经让全世界的人震惊。

　　当人们从螺旋桨时代进入喷气时代时，曾经为突破音速而欢欣鼓舞，这被称作突破“音障”；当人们将飞行速度提高到马赫数大于3之后，克服了高速带来的高热问题，被称为突破“热障”；于是，当我们成功的超越了曾被认为不能超越的失速迎角时，我们也就突破了“失速障”。

Mercedes-Benz

看完,估计都成飞行员了[s:17]

FlyBNB

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=JJ=

原帖由 FlyBNB 于 2007-1-11 18:38 发表
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