氣動及飛行性能評析
FC—1設計要求類似于F一16,要求有突出的亞音速機動性,同時兼顧一定的超音速性能。爲了控制價格,該機尺寸、重量設計點取值偏小,氣動布局和結構大量借鑒F一16,幷針對其不足作了很多調整。從FC—1的機翼、尾翼和機身都可以明顯看到F一16的影子。該機最明顯的氣動特征之一是兩側布局的DSI進氣道。這是一種F一35戰鬥機上才開始應用的、最先進的進氣道設計技術。采用這種技術不僅可以大幅度减輕重量,還能提供更好的超音速飛行性能。機翼設計也比較特別,選擇了大型哥特式尖拱型邊條。這種邊條比F一16較窄的內凹邊條性能好很多,能够提供强力而穩定的渦升力;加上機翼設計上選擇了更低的翼載荷,可以以較小的迎角飛行。在兩機展弦比相同的情况下,FC一1的亞音速升阻比應該比F一16更好。
同F一16一樣,FC一1采用了計算機控制的變彎機翼設計,但不同的是將副翼獨立出來。這能讓飛機橫向控制更爲有效,且不會在縱向機動時影響橫側機動性。同時,由于大邊條和機翼的結合,FC—I升力斜率比F一16大,升力系數也較大,特別是同樣迎角下的實際升力系數更大,非常有利于在盤旋中取得對F一16的優勢。由于氣動設計傾向于亞音速機動性,FC—l高速阻力較大。爲了不使飛機超音速性能下降太多、盡量降低迎風面積,FC一1使用了較低矮的座艙,但飛行員坐姿較高,視野優于“幻影”2000,優先保證了前視野,一定程度上犧牲了後視野。不過,即便是F一16這樣的氣泡式座艙,要想在綁著安全帶作機動的時候繞過彈射座椅去看尾後目標也是很困難的。幷非所有的西方戰鬥機都設計有這樣的視野,同樣也有很多采用帶後視鏡的設計。因此以FC一1的實際情况來考慮,犧牲一些後視野換取阻力的降低還是值得的。
在進行戰鬥機機動性能對比時,一般采用兩種對空戰具有决定意義的曲綫(瞬等值曲綫和SEP等值曲綫。采用這兩種曲綫的依據是戰鬥機的瞬時盤旋角速度(瞬和單位重量剩餘功率SEP是反映戰鬥機空戰格鬥機動能力關鍵參數。實踐表明,噴氣戰鬥機空戰最關鍵的性能參數是瞬時盤旋角速度。因爲目前很多國家空軍戰機已經裝備了具有大離軸角發射能力的空空導彈,所以只要將機頭稍微對著目標,即使本身速度在逐步下降,由于導彈加速很快,仍然可以發射幷有效攻擊目標。
現代空戰一般都把飛機拉到最大可用升力系數以便快速掉轉機頭,有些三代戰鬥機的最大瞬時盤旋角速度已經達到30度/秒。典型的三代機如F一16A,其最大瞬時盤旋角速度能達到26到/秒,這一性能主要和翼載荷有關;其後期型號重量增加了近2噸,但機翼和氣動設計毫無變化,雖然可用攻角範圍放寬、升力系數有所增加,但是盤旋能力仍然有所下降,最大瞬盤角速度降爲24度/秒左右(各批次重量不同)。FC—1空戰翼載荷約爲325公斤/平方米,參考F一16A的風洞試驗資料,可以推測該機如果限制最大許用迎角30度的話,其最大升力系數可達1.8左右;考慮抖振、非對稱機動較嚴格的限制等因素,其瞬時盤旋能力應該優于F一16A,估計可達28度/秒。
在劇烈空戰過程中,飛機速度將會下降很快,因爲發動機推力一般都不足以補償爲獲得最大瞬時盤旋過載而用最大升力系數轉彎所産生的阻力,所以速度不斷降低。在發射完武器後,加速性的優劣十分關鍵。如果長時間在低速狀態對下一步空戰十分不利。飛機加速性的好壞决定于單位重量剩餘功率SEP。SEP=(發動機推力一阻力)X速度/重量。SEP越大,加速性能和爬升性能越好。特別是西方强調的能量空戰戰術异常重視能量補充能力,SEP幾乎已經成爲衡量三代機性能優劣的重要指標。
對FC一1的SEP的計算取决于對推力和阻力的估算。RD一93是一種典型小涵道比渦扇發動機,因此套用經驗公式。根據手册上介紹RD一33發動機特別强調了高空性能,對高空性能指數取較大值。飛行阻力包含零升阻力和升致阻力,零升阻力與飛機的浸潤面積等參數有關,也與飛機表面質量有關,較難准確估算,筆者采取在F一16和T一38實際數據基礎上進行推測的方法。根據不斷采取提高超音速可用推力的情况,估計FC一1零升阻力要大于F一16。FC一1的升致阻力,由于可以計算出42。後掠角切尖三角翼的奧斯瓦爾德效率因子,可以通過經驗公式計算得到,再參照實際型號進行修正。筆者同時根據部分計算數據和同類飛機實際數據,擬合了FC一1的飛行包綫。 |