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為什么殲-20那么大,帶的導(dǎo)彈卻很小——即便是飛機(jī)也得“壓槍”

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這是一個(gè)討論,W君當(dāng)時(shí)就恢復(fù)了一句:



“呵呵了,太大了的話,就不敢扔了。”

實(shí)際上這也是一個(gè)很好玩的飛機(jī)設(shè)計(jì)概念。飛機(jī)在飛行過程中往往會(huì)受到四個(gè)力,簡單的說就是升力、重力、推力、阻力。



如果飛機(jī)所攜帶的武器太大太重會(huì)怎么樣呢?例如:



或者



再或者:



這里就有一個(gè)好玩的事情了。先不管燃油,我們假設(shè)飛機(jī)在水平飛行。這時(shí)候飛機(jī)的升力=飛機(jī)的自重+彈藥的重量。在投彈的一瞬間飛機(jī)的航向、航速、飛行高度都沒有變化,因此我們可以看作飛機(jī)的升力是不變的,但是投彈后升力所負(fù)擔(dān)的重量就要減去投出去的彈藥重量,在彈藥離開飛機(jī)的一瞬間飛機(jī)的升力>飛機(jī)的自重。

飛機(jī)會(huì)在大于自己自重的升力的作用下立刻上升。看一個(gè)C-130投炸彈之母的例子:



你會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)MOAB炸彈被減速傘拉出運(yùn)輸機(jī)的一瞬間,C-130幾乎是立刻往上跳起了一段高度。

這既是最樸實(shí)無華的物理學(xué)了。

如果你仔細(xì)去看轟炸機(jī)投彈,還可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)細(xì)節(jié):





在投彈的過程中轟炸機(jī)的副翼都會(huì)略微的向上偏轉(zhuǎn),如果這個(gè)轟炸機(jī)有升降舵(水平尾翼)的話,升降舵會(huì)向下偏轉(zhuǎn)。

轟炸機(jī)這種不被人注意到的小動(dòng)作其實(shí)就是在平衡力矩,讓投彈對(duì)于自身的影響最小化。這個(gè)部分的調(diào)整是根據(jù)“投彈試驗(yàn)”來做出的。很多人總會(huì)覺得投彈試驗(yàn)是看投彈的時(shí)候炸彈能不能脫離載機(jī)、炸彈能不能落地,其實(shí)更重要的則是在投彈的過程中飛機(jī)飛行負(fù)載的急劇變化對(duì)飛機(jī)飛行的影響有多大。



這些測(cè)試數(shù)據(jù)在早期會(huì)形成轟炸機(jī)機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)過程(SOP),進(jìn)入轟炸程序后,飛行員、瞄準(zhǔn)手、投彈手各司其職為的就是能夠穩(wěn)定住自己的飛機(jī)在既定航線上飛行。

到了后期的B-52這類的噴氣式轟炸機(jī)上就普遍采用了配平系統(tǒng):



紅箭頭所示,這個(gè)東西和現(xiàn)在很多客機(jī)上一樣依靠配平輪的動(dòng)作對(duì)B-52投彈的時(shí)候的飛行軌跡做出改變。

而到了現(xiàn)代則是會(huì)寫入飛機(jī)的飛控計(jì)算機(jī),讓電腦依靠各種傳感器的信息綜合判斷并介入飛行控制。



所以,在B-2的駕駛艙中你就又找不到配平輪了。

但要知道的一點(diǎn)是,即便是做了這些動(dòng)作,僅僅是一個(gè)補(bǔ)償和自動(dòng)化響應(yīng),而不是避免了這件事的發(fā)生。因此在投“大炸彈”的時(shí)候,即便是B-2也有很明顯的抬升現(xiàn)象:



說回為什么殲-20只配“小導(dǎo)彈”。其實(shí),所有的戰(zhàn)斗機(jī)的導(dǎo)彈配備都不大,和轟炸機(jī)有更大的機(jī)身大小和重量不同,目前戰(zhàn)斗機(jī)其實(shí)都不大,這個(gè)不大一方面是指戰(zhàn)斗機(jī)的重量都不大,另一方面則是指戰(zhàn)斗機(jī)的尺寸也不大。

小飛機(jī)帶大導(dǎo)彈這種事也不是沒見過,例如起飛重量7噸的A-4天鷹攻擊機(jī)



這種飛機(jī)就是以小巧輕便著稱因?yàn)楸阋?,賣到了很多國家和地區(qū)。當(dāng)年有爆出來某地區(qū)的A-4攻擊機(jī)可以攜帶AGM-84魚叉反艦導(dǎo)彈的。



這就很有點(diǎn)小車抗大炮的意思了。要知道一枚空射AGM-84魚叉導(dǎo)彈的重量為667公斤,已經(jīng)接近了這架飛機(jī)起飛重量的10%,雖然至今流出的A-4帶魚叉的照片就這么一張,但是就拿腦子腦補(bǔ)這樣的小飛機(jī)扔下大導(dǎo)彈時(shí)自己一下子竄老高的畫面也很有喜感。

這是極端例子,最近的例子是F/A-18攜帶AGM-158導(dǎo)彈,這枚導(dǎo)彈重量為1250公斤。



但對(duì)于F/A-18“超級(jí)大黃蜂”來說,重量就不是太大的問題了,畢竟F/A-18起飛的重量就是20多噸。占5%左右的重量。即便如此,你看當(dāng)時(shí)的測(cè)試視頻:



從機(jī)翼一側(cè)扔下AGM-158后,飛機(jī)是不是飛斜了?這些都是“大導(dǎo)彈”對(duì)飛機(jī)的影響,簡單說就是快“壓不住槍”了。同樣,大家也能看到單側(cè)投彈所帶來的重心影響了吧?

對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)而言,發(fā)射導(dǎo)彈是一個(gè)在高強(qiáng)度作戰(zhàn)對(duì)抗中的過程,尤其是發(fā)射空對(duì)空導(dǎo)彈,就一定要規(guī)避發(fā)射導(dǎo)彈時(shí)候?qū)?zhàn)斗機(jī)飛行的影響。以響尾蛇或者PL-10為例,基本上都僅僅占飛機(jī)重量的不足1%。例如最新的AIM-9X 都已經(jīng)減重量到85公斤了。



這樣才能減少飛機(jī)射彈時(shí)候的影響,和標(biāo)題說的概念一樣——好壓一些槍口。

除此之外,我們把眼光放回到包括殲-20在內(nèi)的所有隱身戰(zhàn)斗機(jī)上。攜帶更大尺寸的導(dǎo)彈意味著戰(zhàn)斗機(jī)的武器艙開口也會(huì)越大,開口大“門”就大了吧?



開這么大的門,咱們以F-35為例,它為了容納更多種類和尺寸的武器,艙門就做得很大了,門一大了隱身性能打不打折扣暫且不論,其實(shí)更重要的是氣動(dòng)力的變化會(huì)對(duì)門造成影響。因此在F-35上就“開創(chuàng)”的做了武器艙門內(nèi)部的氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)降低了在開門時(shí)候的迎風(fēng)阻力——仔細(xì)看打開門背面門的特殊造型。

相對(duì)于F-22或者殲-20這樣干凈利落的門來說,這部分開大門所付出的代價(jià)其實(shí)就不小了。





當(dāng)然了,SU-57的“門”更大,但是人家采用了犧牲內(nèi)部空間的方式來處理“門”的問題,反而是更適合俄羅斯的一種方案:



但無論如何,就拿下面的照片來看:



你看得到主武器艙的艙門嗎?——你看得到,雷達(dá)也一樣可以看得到,想不這樣嗎?那就做小一點(diǎn)唄,門小了、口小了,彈藥也就得適當(dāng)小一些了。

最后,話說我們自己的武器艙和導(dǎo)彈其實(shí)都已經(jīng)不小了。例如殲-20上攜帶的霹靂-15長度為4.05米,而美國F-22上攜帶的AIM-120噸長度是3.66米(12英尺)。





那為什么總有人覺得F-22上的導(dǎo)彈更大呢?拜托!看武器尺寸要用統(tǒng)一的參照物,和飛機(jī)比,小導(dǎo)彈顯得更大的原因是,咱們的飛機(jī)本身就比F-22更大!



這是你的眼睛欺騙了你。

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