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用气动产生推力矢量的效果——浅析部分非推力矢量战机的“J转弯”能力

发布时间:2018-04-25  原作者:李炳乾 邱海峰   点击数:

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J转弯简介:比落叶飘更有效的水平面缠斗机动

  J转弯,也称赫伯斯特壁蹬,是一种迅速完成180度回转的大角速度偏航转弯机动。该机动最早可追溯到小型螺旋桨运动飞机的“跃升倒转”,但直到1993年4月29日才由德国试飞员首次在在喷气机(X-31)上做出,可见该动作难度之大。这主要是因为J转弯需要飞机在极端情形(高攻角和高侧滑角)下依然维持偏航轴的机动能力和横滚轴的稳定性,而通常飞机的舵面此时早已丧失气动效能,所以X-31使用了推力矢量技术。示意图见图1。

图1 X-31的J转弯机动
图1 X-31的J转弯机动


这张苏-27M 711号的J转弯示意图更加清楚一些

  由于角速度高,半径小,该机动引起多个国家兴趣,争相挖掘其实用价值。其中,美国国家航天局(NASA)通过模拟空战发现,在传统的双环绕圈战中,具备J转弯能力的F-18HARV可以迅速咬住常规机(图2)。

图2 F-18HARV使用J转弯迅速咬住常规机
图2 F-18HARV使用J转弯迅速咬住常规机

  此外,相比于传统的“落叶飘”(pedal turn)机动,J转弯的高度损失更小(图3)。

图3 落叶飘机动的高度损失太大,不如J转弯实用
图3 落叶飘机动的高度损失太大,不如J转弯实用

  同一时期的德国道尼尔(Dornier)公司通过计算机模拟,认为即使假定目标机有30度/秒的持续转弯能力,依然无法避免被J转弯咬尾。

  通常认为J转弯的实用价值比眼镜蛇等机动更高。因为眼镜蛇机动,无论是SAAB-35做的,还是侧卫系列做的,都有一个特点:抬头多少度就会马上低头多少度,导致总指向几乎为0,且后续伴随着剧烈的高度损失,换句话说损失了空速,却没有换来有效指向。而J转弯有180度的有效指向。此外在能量的收支平衡上,J转弯也更加经济:J转弯有上升转弯和下降转弯两个部分,经过相互抵消后,总高度损失不会太大。下降转弯过程中还能趁机补充前半程损失的空速。如果飞机加速性足够,甚至能做到空速的收支平衡,显著减小两次机动的能量补充间隔。

  进入21世纪后,结合飞行动力学的最新发展,有研究机构认为如果放弃空速补充的要求,理论上可以完全消除J转弯的高度损失,甚至让高度不减反升,如图4:

图4 一种可以让高度上升的J转弯轨迹,累计上升1400英尺
图4 一种可以让高度上升的J转弯轨迹,累计上升1400英尺

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