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KJ600 亮相之后,我做了个 KJ600 与 E-2C 外观对比的帖子(),引来热议,更多的是将 KJ600 说成是对 E-2C 的仿制、山寨。诚然在这之前,E-2 作为唯一在役的舰载固定翼预警机,其设计是非常成功的。但作为重大装备,符合我军需要才是第一位的。航空母舰特定的需求就决定了舰载固定翼预警机可选择的设计手段不多,螺蛳壳里做道场。需求决定设计,中美对舰载预警机需求趋同,造成了 KJ600、E-2C 预警机布局相似。
无独有偶,苏联雅克列夫设计局在 20 世纪 70 年代研制的雅克 -44E 舰载预警机时也采用了与 E-2C 类似的布局设计。
中美包括其他拥有航空母舰的国家对舰载预警机都有着相似的需求:基本功能:要求提供早期预警、空中指挥和控制、水面监视、搜索与营救引导、通信中继等。由于航母飞行甲板短、机库空间狭小,要求预警机雷达探测距离远,无盲区,不能太高太长,可折叠机翼,进场速度较低便于航母降落,且有较长的滞空时间。
本文根据舰载预警机为满足以上要求所采取的设计来阐述 KJ600 与 E-2C 为何相似:
一、雷达位置
舰载预警机最重要的是机载雷达,可以说预警机就是围绕着机载雷达进行设计的。为获得 360 度扫描、探测等较好的视野,将雷达放在载机背部最高处是目前最优选择,所谓站得高看得远,又无盲区,这点尤为重要。将雷达放置在机背既能保障雷达的安装尺寸与工作环境,又能减少对机身载员、设备布局的影响,降低设计复杂度。
最佳的雷达布置方式是采用共形阵雷达技术,雷达布置在机身各处,减少对飞机气动的影响,但在共形阵雷达技术未取得突破之前,将预警机的雷达布置在机背是最优选择。
二、垂尾设计
由于甲板起降以及舰上空间的限制,固定翼舰载预警机的尾翼设计与常规飞机相比有以下几个方面的特点:
(1)雷达天线罩对尾翼的遮蔽,导致尾翼效率降低。固定翼舰载预警机的外形直接影响载机的性能。背驮大的雷达天线罩,不仅降低了载机的升阻比,而且对载机的操纵稳定性和飞行品质有很大影响。
(2)舰上使用空间对尾翼尺寸的限制。航母上空间有限,一般要求限制机长、机高和机宽。航母使用空间对舰载机尾翼设计的影响主要有 2 个方面:一方面,对机身长度的限制,也就限制了尾力臂的长度,另一方面,机库高度限制了垂尾的高度。
(3)舰面起降对尾翼设计的要求。航母的运动对飞机在舰面起飞与降落影响很大。航母的沉浮、摇摆、俯仰运动增大了飞机起降的难度,要求飞机的响应很快,做到 " 舰动机动 ",这对飞机的操纵稳定性提出了更高的要求。另外,舰载飞机在航母上采用无平飘着舰方式,飞机的下沉率比陆基飞机大的多。当海上有风浪时,航母有沉浮运动,会使飞机的下沉率进一步增大。因此,着舰失败后复飞的难度增加。这都给舰载机的尾翼设计增加了难度。一般舰载机的尾容量大于常规飞机,原因之一是为了提高飞机的操纵能力,满足舰面的起飞与降落要求。
(4)雷达天线罩的尾迹可能导致尾翼抖振。流过雷达天线罩的气流尾迹在尾翼特别是垂尾上引起不规则载荷,造成尾翼抖振。要解决这个问题,除了可以修改雷达天线罩的外形,还应该考虑重新布置尾翼的位置。
(5)尾翼对雷达照射波的遮蔽问题。尾翼对雷达照射波遮蔽而产生 " 盲区效应 ",从而影响任务功能。通过合理的布局和选用合适的复合材料,能够有效地减轻不利影响。
(6)螺旋桨滑流影响。预警机的使用特点之一是续航时间长。为满足舰上特殊条件下的长航时指标,一般采用螺旋桨发动机。螺旋桨滑流使流场发生改变,从而给飞机的气动特性以及操纵稳定性带来影响,一般表现为增加升力、阻力、侧力,降低稳定性。由于舰载预警机要求发动机功率大,因此滑流影响更大,对尾翼的设计影响也更大。
( 7 ) 飞机的配平问题。飞机配平特别是单发失效的配平,是任何飞机尾翼设计时都必须考虑的问题。但舰载机由于需要在舰面起降,发动机的推力比较大,而且受舰面空间限制,尾力臂短。因此舰载机的单发失效配平问题可能更加严重,需要在尾翼设计时认真考虑。
综合以上因素,采用多垂尾设计是最佳选择,将高大的单垂尾改为多垂尾,增加尾翼面积,有利于提高飞机操纵能力和稳定性,降低垂尾高度有利于减少空间占用,方便航母机库放置。
E-2C 平尾有 11 ° 的上反角,抬高垂尾下沿,垂尾下长上短;KJ600 平尾上反角较小,垂尾下短上长。这是两者外观区别之一。
三、平直上单翼设计
KJ600 和 E-2C 都采用平直上单翼设计,因为平直上单翼具有如下优点,很契合航母对舰载预警机的要求:
1、机翼上表面和机身上表面基本平齐,飞机流场的低压区不会相互干扰,不易出现气流分离,具有身翼融合的优势,能够形成高升阻比。
2、上单翼布局使飞机重心悬吊于机翼下,重心和升力中心的垂线距离较远,可达到较大的自然滚转稳定性,飞机具有较强的自动恢复飞行姿态的能力,这有助于减少飞机在飞行过程中的姿态调整能耗,从而提高飞行效率。
3、上单翼布局使得飞行员向下的视界较为广阔,便于观察下方的海面情况,这对于预警机搜索目标、指挥引导己方飞机等任务有一定帮助。
4、机翼离地高度高,机翼下面有足够的空间吊挂发动机,不易吸入地面异物,也有利于维护发动机,这对空间非常敏感的航母十分重要。
5、平直上单翼结构设计简单,可以使机翼设计成一体,内部空间变大,能够携带更多的燃油,从而增加飞机的航程和滞空时间。
四、发动机的选择
预警机对滞空时间要求比较高,对速度不那么敏感,要求尽可能的提供较长巡逻时间,因此采用涡桨发动机比较经济省油,有利于提高滞空时间。因此,KJ600 和 E-2C 都是采用涡桨发动机。
从以上四点分析可以得出结论,在对舰载预警机需求相同以及航空母舰苛刻的条件要求,采用相似的设计毫不意外,英雄所见略同。美国绝无可能向中国泄露分毫相关技术,每一项设计都需历经成百上千次风洞测试与模拟验证。这份研发过程中的艰辛与挑战,远非 " 瞪一眼就怀孕 " 这种轻描淡写的说法所能概括,背后是无数科研人员的心血与反复攻坚的汗水。
在飞机设计方面,我国早已进入了自由王国,J20、南北六代机、各种无人机百花齐放,特别是率先推出六代机,重新定义未来空战模式;在预警机方面,历经 KJ-1、JZY-01 验证机的尝试,J2000、KJ200 的追赶,到 KJ500A 已是世界最强预警机,更加强大的 KJ700、KJ3000 即将服役,在预警雷达方面我国走在世界前列。将中国科技发展污蔑为 " 山寨 "" 仿制 ",是对事实的无视、对创新的抹黑。本质是对中国科技崛起的焦虑,妄图用标签否定中国的创新成果与发展路径。中国自主创新的成就有目共睹,已用实力打破偏见,而有些自卑的人就是对此视而不见听而不闻。
在高超音速导弹方面,我国独领风骚,特别是九三阅兵上出现的 YJ-15、YJ-17、YJ-19、YJ20、YJ-21 等高超音速导弹,采用亚燃冲压、超燃冲压、双锥体、乘波体等技术,将高超音速导弹的几种技术技术用了个遍,等美国高超音速导弹服役了再看,必然与我们其中的一款外形和技术相似,那是不是可以说美帝仿制、抄袭了我们的呢?
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