【战斗机第二期】战斗机构造详解(下)

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【战斗机第二期】战斗机构造详解(下)

 

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第二期战斗机的构造(下)

继上、中两期后,本期介绍战斗机的机关炮、导弹发射挂架、尾喷口、空速管、飞机蒙皮及轮胎六部分。

 

机关炮

 

机关炮,装备在战斗机上口径大于等于20毫米的自动发射武器。能自动完成开膛,抽壳,抛壳,进弹,锁膛,击发等系列射击动作。有效射程一般为2000米。可对地面事物进行有效打击。

按照结构形式,机关炮的主要分类有单管转膛炮、双管转膛炮和多管旋转炮等;按照能否活动,机关炮可分为活动式和固定式两类。

机关炮

数据来源:新浪网

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1.转膛式机关炮

转膛炮的结构来源于左轮手枪。它的基本工作原理是将武器的供弹、装填、击发、抛壳等动作分开,平行进行,即在射击过程中炮管不转,只是几个弹膛在转轮带动下依次转到对准炮管的发射位置。在一个弹膛发射的同时,其余弹膛退壳和装填,这样由于动作自动重叠进行,所以缩短了循环时间,提高了射速。而其他类型的自动武器,上述动作过程是按顺序相继进行的。

 

转膛炮的射速较高,单管转膛炮射速可达1200、1800发/分;结构简单,动作可靠;和转管炮相比,重量较轻,体积较小。但身管和转轮之间容易漏气;长时间射击转轮会吸收大量的热能,易引起膛内弹药燃烧,发生危险;要求弹膛定位机构有很高的准确性,以保证弹膛精确地对准炮管。

 

2.转管式机关炮

 

转管炮的工作原理即所谓“加特林”原理,这种火炮与转膛炮的区别是:在射击过程中转膛炮是炮管不转只是弹膛旋转;而转管炮则相反,是弹膛不动而炮管连续不断地旋转。这种火炮的工作特点是每个炮管都有自己的炮闩,分别依次完成进弹、闭锁、击发、开闩及抛壳等动作,这种火炮一般是采用电发火的。

 

转管炮的射速更高,并可通过改变马达的转数来调节射速;炮管高速旋转可改变冷却条件,另外由于火炮是由能源带动,所以有较高的可靠性,不会因不发火而影响连续射击,但这种火炮的主要缺点是体积、重量都大,消耗能源多。

 

 

3.活动式机关炮

 

活动式机关炮通常装在轰炸机的活动枪架或炮塔上,可以转动,向不同的方向射击来犯的敌机。有些强击机的后座也装有活动的机炮(枪)。炮塔外罩有流线型的有机玻璃盖,既可改善外形,减少阻力;又可使射击员不受强烈的气流吹袭。

 

活塞发动机螺旋桨式的重型轰炸机,由于目标大,速度低,易于受到敌方歼击机的攻击,往往装有好几个炮塔,分布在机头,机身上、下,以及机尾等处,以迎击从不同方向来袭的敌机,扩大防御面。现代装有涡轮喷气发动机的高亚音速或超音速轰炸机,速度比歼击机低得不多,一般只要在机尾安装活动炮塔就行了。

 

装在机身上部和下部的炮塔,可以连同射击员一道转动,以改变水平面内的射击方向。有的炮塔上有垂直缝,以便机炮(枪)沿缝上下转动,改变在垂直平面内的射击方向。炮塔多用电力或液压操纵,既灵敏又迅速。

 

大型战机上有的还装有远距操纵炮塔,其中只有武器而无人;射击员另坐在适于瞄准,比较安全的射击舱内。他可通过一只瞄准器控制几个炮塔,更有效地打击敌机。

 

4.固定式机关炮

 

通常安装在歼击机或强击机的机头或机翼。现代高速飞机的机翼很薄,安装大口径机炮比较困难。而且在空气动力的作用下,机翼易于变形,会使射击不够准确,因此多将机炮(枪)装于翼根或机身上旧式单发螺旋桨飞机,装于机身前部的机炮(因为发射的子弹要穿过螺旋桨的旋转面,有必要安装射击协调器,它能使炮(枪)弹从闪过的桨叶缝隙问穿过)。

 

装在机翼上的机炮(枪)不需要射击协调器。但由于机翼与机身相较稍“软”,固定情况没有机身好,射击情况因而较差。为了提高射击效果,有时把射击火力点分布机翼上,必须以金属的弹链供弹。弹链放在弹箱中,沿输弹导管送入机炮(彻中。20毫米以上口径较大的机炮,多用弹夹供给炮弹,弹夹则装在炮上。

 

有的飞机把机炮装在可拆卸的炮舱内,用时可挂在机翼或机身下面。“鹞”式垂直起落歼击机在机身下就挂有这样机炮吊舱,内装一门30毫米口径的机炮和131发炮弹,重201千克。

 

导弹发射挂架

 

战斗机的作战武器除了自身固定的机炮,还有就是各种炸弹、火箭弹、导弹等武器,这些武器都是通过战斗机挂架实现携带和投放。炸弹挂架的功能看似简单,实际非常复杂,它要能够携带、激活并释放武器。作战飞机翼下或是机腹下方的挂点整流罩内,实际上都有一套十分精巧的武器投放装置。

 

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歼-10战斗机导弹发射挂架

 

武器挂架首要的功能是携带和投放机载武器,携带武器的要求似乎并不高,航空炸弹等武器上通常都有配套的悬挂环和悬挂滑块,挂架上则有专用的悬挂钩,两者挂接就可以完成武器的携带,实际上悬挂部件所选用的材料有较高的要求,仅凭着小小的钩环就能挂载数百乃至上千千克的弹药,材料强度可是个关键环节。

 

导弹发射挂架

 

而且,武器依靠悬挂环和挂架上的悬挂钩连接后,在飞行过程中会产生左右的摇摆运动,因此挂架上还配有防摆止动器。防摆止动器通过螺栓和支座压住机载武器,使其左右“动弹不得”,在飞行过中稳稳的呆在挂架下方。然而光是携带还不够,武器挂架还要能够按照飞行员的操作指令顺利投放武器,让它成功脱离载机飞向目标。这就要求挂架的结构必须具有相当的可靠性。

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战斗机挂架细节

 

每次挂载武器前,地勤人员先要通过手动装置打开挂架悬挂钩,加挂武器并使悬挂钩到达关闭位置后,地勤人员必须检查每个悬挂钩正上方的闭锁检查孔,根据其中是否能够看到闭锁指示器来判断悬挂钩是否已经锁定。导轨式发射的导弹的挂装较为简单,只需要将导弹挂装部件插入发射导轨即可。当然对于导弹这类制导武器,还需要将挂架上的电气插头插入导弹上的插座。

 

导弹发射挂架

 

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防止摆动器示意图

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弹射挂架的动力来源——脉冲气体发生药筒结构示意图

 

数据来源:铁血军事网、百度图片、新浪博客

http://blog.sina.com.cn/s/blog_75d057480100xntk.html

资料来源:新浪博客

http://blog.sina.com.cn/s/blog_75d057480100xntk.html

 

尾喷口

 

尾部喷口,发动机出气的地方。尾喷口是喷气式战斗机机的涡喷发动机的组成部分之一,主要作用是将喷气式战机机燃油燃烧后的产物如二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、未完全燃烧的小分子烃类物质喷射出去,起到排废气的作用,同时也利用喷射时空气产生的反作用力来推动飞机,不过在涡轮螺旋桨发动机中,尾喷口提供的推力只是战机动力的一部分,战机主要的动力是由涡轮螺旋桨发动机的驱动螺旋桨来提供的。

 

尾喷口一般可调节大小,现在的矢量喷口可以调节方向。

尾喷口

数据来源:铁血军事网

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1.不可调节的收敛形尾喷口

 

不可调节的收敛形尾喷口又称为固定喷口的亚声速喷管。其结构最简单,重量最轻,广泛应用于亚声速及低超声速飞机用的不带加力燃烧室的涡喷发动机,以及涡轮后燃气的焓降较小的涡桨发动机和涡扇发动机。

 

这种简单收敛形尾喷口由中介管和喷口两部分组成。

 

2.可调节的收敛形尾喷口

 

采用喷口可调节的尾喷口,能使发动机在各种工作状态都获得良好的性能。带加力燃烧室的发动机必须采用可调节的尾喷口,保证在加力状态相应地加大喷口。有的发动机通过改变喷口面积来改变发动机的工作状态。管,保证在加力状态相应地加大喷口。有的发动机通过改变喷口面积来改变发动机的工作状态。

 

由于超声速喷管结构及操纵机构复杂、重量大和技术难度大,许多二代以前的高速歼击机(Ma≤2.0)的涡喷发动机,仍采用喷口面积可调的收敛形尾喷口。

 

可调的收敛形喷管的类型主要有:多鱼鳞片式、双鱼鳞片式、移动尾锥体式和气动调节式。广泛采用多鱼鳞片式机械调节的收敛形尾喷口,可以是双位、多位,或无级调节的。

 

3.可调节的收敛扩散形尾喷口

 

超声速飞机用的发动机,燃气在尾喷口中的总膨胀比可达10~20以上,如果仍采用收敛形尾喷口,则燃气不完全膨胀所造成的推力损失将很大。据估计,当飞行速度Ma=1.5时,收敛形尾喷口造成的推力损失为10%;当Ma=3时,推力损失达到50%。因此,当飞行速度Ma>1.5时,为了保证燃气能充分膨胀,以减少推力损失,不论有无加力燃烧室,发动机都应采用收敛扩散形的可调节超声速尾喷口。

 

4.偏流式尾喷口

 

收敛形尾喷口和收敛扩散形尾喷口都属于直流式尾喷口,发动机一般都采用直流式尾喷口。还有一种偏流式尾喷口,它引导燃气斜向地往后排出,产生与发动机轴线呈一锐角的偏推力。偏推力可分解为水平方向的推力和垂直方向的升力。飞机起飞、着陆或爬高时使用偏流式尾喷口,可降低着陆速度,缩短滑跑距离,或增大爬高速度,飞机平飞时使用直流式尾喷口。

 

空速管

 

空速管是测量当前高度的静压和飞行全压的装置。空速管通常装在机身前部的两侧或者机头正前方,有的机型装在机翼或尾翼上,也有些机型将空速管和测量迎角用的迎角探测器组合安装在机头的两侧。空速管朝向飞机飞行方向安装,以便准确测量相对气流方向的速度。

 

空速管一般由两个同心圆管组成,内圆管为全压管,外套管为静压管。内圆管在前端开有总压孔用来采集迎面气流的全压,外套管在管壁均匀开有一排静压孔用以采集当前高度的静压。需要说明的是,并不是只有空速管可以采集静压,机身两侧还有独立的静压口专门采集静压;另外有些机型的空速管没有静压管,只能采集全压,而用机身两侧的静压口采集静压。空速管内部还有电加温装置,以防止在空速管内凝结的水汽结冰堵塞空速管。简而言之,空速管是测定空速的主要部件,一般有一根空速管还有一根应急空速管,通过感知气流的变化来测定战斗机空速。一般战斗机在空速管上会集成攻角传感器和侧滑角传感器。空速并非战斗机真正的对地速度,而是相对于大气的速度,故称空速。

 

空速管原来称为"皮托"管(Pitot tube)。飞机向前飞行,气流便“冲”进管内,在管的末端会感受到气流的冲击力量。飞机飞得愈快,这冲击力量便愈大(称为速压或动压)。如果将空气静止时的压力和速压相比就可以知道冲进来的空气有多快,也就是飞机的速度。空速管的安装位置一定要在飞机外面气流较少受到飞机影响的区域,一般在机头正前方、垂尾或翼尖前方。为了安全起见,一架飞机一般会有2套以上的空速管。不过,随着第三代甚至第四代战机的出现,机头空速管已经被机翼上的L型空速管或者内嵌式大气数据传感器所取代。

印度的战机苏—30MKI空速管

数据来源:腾讯网

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飞机蒙皮

 

飞机蒙皮是指包围在飞机骨架结构外且用粘接剂或铆钉固定于骨架上,形成飞机气动力外形的维形构件。飞机蒙皮与骨架所构成的蒙皮结构具有较大承载力及刚度,而自重却很轻,起到承受和传递气动载荷的作用。蒙皮承受空气动力作用后将作用力传递到相连的机身机翼骨架上,受力复杂,加之蒙皮直接与外界接触,所以不仅要求蒙皮材料强度高、塑性好,还要求表面光滑,有较高的抗蚀能力。

 

现代飞机的蒙皮广泛使用硬铝、超硬铝,有些飞行马赫数约为2.5的高超声速飞机使用钛合金;有些飞行马赫数约为3的飞机使用不锈钢蒙皮。夹层蒙皮由上、下两块面板和中间芯材组成,芯材有蜂窝夹芯、泡沫塑料、波纹板等。复合材料蒙皮(或壁板)由于其特殊的优异性能,被广泛地用于第四代战斗机和近些年来设计的飞机的翼面结构上。

飞机蒙皮

数据来源:新浪网

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一般来说现在战机的隐身涂层主要有3层,第一层就是直接喷涂在机体表面蒙皮上的填补缝隙的涂层,主要目的除了填补机体表面的缝隙来降低雷达波反射波外,还可以隔绝蒙皮和外界空气、水分的直接接触,提高战机结构件的寿命;而第2层和第3层主要都是雷达波吸波和红外反射涂层,所以在这3层涂层中最核心的就是吸波涂层了,而吸波涂层主要又分为电阻型层和电介质涂层。

 

电阻型涂层:像F22/35战机的蒙皮上都大量采用了碳纤维材料的隐身涂层来填补蒙皮缝隙,而碳纤维的主要元素就是碳原子了,所以很多只喷涂了碳纤维涂层的隐身战机外体都是黑黝黝的,比如我国当年的歼20原型机之所以叫黑丝带就是因为这个原因。但是因为碳纤维耐高温性能比较差,所以并不能直接用于隐身涂层外层。

电介质涂层:所以就需要在能够降低电阻的碳纤维涂层外面喷涂一层导电型的电介质型涂层,这种涂层里面会添加一种耐高温的金属原料来提高隐身涂层的耐高温性能,当然除了隐身战机会采用这种涂层外,很多隐身巡航导弹也会采用这种隐身涂层,由于有金属成分存在,所以看起来会有很明显的金属颜色。当然这只是公开的隐身涂层方式,具体的配方各国都会有所不同,所以最后呈现出来的隐身效果也是不一样的,而且后期的喷涂工艺也会影响到战机的隐身性能高低。

 

但是隐身能力不单单只是喷涂隐身涂料就可以实现的,四代机除了隐身涂层外,在隐身设计上还要采用透波材料来降低本机的雷达反射面积,比如像F35战机就大量采用蜂窝结构的复合材料和柔性蒙皮技术来降低雷达反射面积,再一个在隐身涂层上采用碳纤维隐身涂层也是可以降低F35战机的雷达反射面积实现隐身需求的。

 

轮胎

 

与汽车的轮胎不一样,汽车的轮胎都是有内胎结构的,而战斗机的轮胎是一种无内胎、双胎面轮胎,即内部和外部都是一样的特种轮胎,在实心的基础上在轮胎内部留下一条空洞,空洞里面充有气体。战斗机轮胎充的是氮气或者氩气,普通战斗机轮胎充氮气,超音速战斗机轮胎则需充氩气

 

战斗机轮胎之所以需要充氮气或者氩气,是因为空气在热胀冷缩的时候变化非常大,而战斗机轮胎对于机体是非常敏感的,稍微有一点点变化就会影响战斗机的平衡,而氮气或者氩气是一种惰性气体,不会因为温度过高或者过低而变化,即不会因为热胀冷缩的变化而受到影响,故非常适合用于战斗机的内胎充气。除了变化小的特点外,氮气或者氩气还可以提高战斗机轮胎的安全系数,因为空气含有氧气,物体受到氧气的影响就会发生氧化反应,时间久了物体就会受到损害,而氮气或者氩气可以保护战斗机轮胎不会发生氧化反应。

 

飞机轮胎的胶面由耐磨耐高温的特种材料胶合钢丝而成,厚约20毫米,强度很高,轮胎气门嘴既尖且短,由高温氟塑料制成,进气通畅,严防泄露。

战斗机轮胎

数据来源:腾讯网

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资料来源:

搜狐科技

http://www.sohu.com/a/213115734_628944

凤凰资讯

http://news.ifeng.com/a/20170711/51414065_0.shtml

新浪网

http://k.sina.com.cn/article_2933435871_aed8addf00100jgdm.htmlcre=tianyi&mod=pcpager_focus&loc=1&r=9&rfunc=26&tj=none&tr=9

腾讯网

https://new.qq.com/omn/20180512/20180512A1795X.html

铁血军事网

https://bbs.tiexue.net/post_9670569_1.html

百度百科

 

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2019年12月12日 16:40
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